成果频出在沃土

　　这个重点实验室的研究成果目不暇接, 令人咂舌。大陆动力学是利用先进技术及多学科密切结合的方法, 来集中研究大陆及大陆组成单元的成分、结构、行为、 动态演化过程和深部驱动力的新兴学科。大陆动力学实验室的研究方向就是运用构造物理、微区物质成分与地球化学、深部地球物理探测及数值模拟等高新技术, 结合深入地下的科学钻探及深部探测, 全 方位、多学科的三维研究来探索大陆板块会聚、碰撞与增生过程；大陆深部结构及地慢动力学, 以解决大陆地质中的某些重大难题, 服务于国家经济与社会发展需求。承担中国大陆科学钻探工程、拥有 201 余名研究人员的这个实验室, 每年在国内外发表论文 100 余篇。

在中国大陆科学钻探工程方面的科学研究

　　中国大陆科学钻探工程从准备到胜利完钻, 用了15 年时间, 一直等到那一 段段岩心摆在人们面前时, 首席科学家许志琴才松了一口气。她说, 现在看来, 这口井打得很成功。 5000 米岩心揭示了丰富多彩的岩石类型, 具特殊意义的榴辉岩和超基性岩达1400米厚, 岩层倾角缓, 没有断裂及花岗岩体的干扰。 大量的信息为我们深人研究超高压变质带提供了最佳的物质对象。

　　有中国第一井之称的中国大陆科学钻探工程, 揭示了50多种类型的岩石, 发 现1600-2000 米深度400 米厚的新的金红石矿层；首次在世界上超高压变质岩区建立深人地下5公里精细的由岩性、地球化学、氧同位素、构造变形、矿化、岩石物性、测井、地震Vsp剖面和地下流体等系列剖面组成的金柱子；首次利用测井和构造编录资料准确确定5公里岩心的全部微构造要素的产状, 为建立三维物质成分、构造、物理状态及超高压变质岩石形成与折返机理提供了难得的研究基础。首次开展结晶岩地区包括中国大陆科学钻探垂直地震剖面 (Vsp) 测量和二维三分量多波地震剖面测量的三维地震探测, 提供了精细地震和地质构造解释结果及波速模型; 在国内首次利用科学钻探验证了结晶岩地区强反射层与韧性剪切带和岩性界面有关。

　　实验室配主任刘福来究员发现，在中国大陆科学钻探主孔5000米不同岩性的锆石中, 普遍存在柯石英和超高压矿物包体的组合, 并且在区域3800平方公里范围内以及多个（400-1000米深）卫星孔不同岩性锆石中，均普遍有相同的发现, 表明苏鲁地区曾发生大陆地壳三维空间巨量物质深俯冲至100公里以下地幔中的壮观地质事件。根据高压变质带形成和折返的时限早于超高压变质带20-30Ma (2-3 干万年) 的测试结果, 提出了大陆板片穿时性及多层性俯冲与折返的新模式。

　　实验室主任杨经绥和他的地幔矿物研究群体在地下600-680米深的地幔岩中, 发现许多外表酷似足球的直径仅仅0.1mm 大小球形矿物。这种矿物球的物质成分十分特殊, 可以是由铁、镍、锰、钛、碳 等组成的合金, 也可以是单元素组成；球内结构复杂, 球中有球, 球中有其他矿物的包裹体, 有些球显示快速骤冷的雏晶构造, 初步研究表明, 它们是自然界罕见的矿物, 如其中的铁磷合金矿物, 属地球上初次发现, 成分和形态均不同于陨石中所见, 国际上著名的陨石矿物专家认为"没有迹象表明这些特殊矿物来自陨石"。他.们正加紧与美国毛和光院士等国家一流实验室开展合作, 试图通过高精度、多手段的分析测试和实验模拟, 解开它们的来源和形成条件之谜。

　　2004 年12月10日到2005年1月10 之间, 工程捕获到一段重要的气体地球化学异常, 该异常从2 004 年12 月24日晚 11 点半开始到12月29日晚7点半结束, 其中在12月26日早7点半到29日晚7点半这段异常非常特殊( 富含Ar, 亏损He 和N2), 表现出流体地球化学的剧烈变化, 恰好发生在2004年12月26 日远距4100公里的印尼苏门达腊9.3 地震前 1个半小时。

　　对大陆科学钻的钻孔岩心的研究表明, 地下深部同时存在细菌和古菌两种生物。其中有 5个大类的细菌和6-7个大类的古菌, 而在发现的古菌中, 有4-5个 类以前人们从未见过。研究发现这些微生物具有喜高温和厌氧的特性, 有些微生物的最佳生存环境甚至是68-90 摄氏度, 它们能摄取地下化学能(而不是地表的太阳能) 。在无氧条件下, 这些微生物能依靠金属元素和硫酸盐进行生命活动。在岩石中发现的微生物则具有喜冷的特点, 它们喜欢碱性环境, 喜盐, 能依靠吃硝酸盐维持生命过程。在3910 米左右的岩心中还分离出一株嗜热兼性厌氧菌活体。生命可以在地下深处高温、高压、缺氧、缺水、缺少太阳能的极端环境中生存, 并积极参加新陈代谢活动。这一重大发现, 是生命存在方式研究的新突破。大陆科学钻探微生物的发现和研究, 对地球上生物圈的形成、演化及其与水圈、岩石圈之间的相互作用问题的探讨, 提供了重要依据。它的发现为生命起源和早期生命演化提供了新的证据，而起对其他星球生命存在的可能性探索有重大启示。此外, 新发现的微生物体内具有特殊的生物组合, 如耐高温的生物酶和蛋白质, 这些物质对生物化学的研究和开发具有实用意义。

在中央超高压变质带研究方面的进展

　　该实验室青藏高原的研究群体，杨经绥、张建新呈才来和李海兵等研究人员首先发现厘定了中国西部"阿尔金-柴北缘" 超高压变质带，在此基础上又发现了东秦岭含金刚石的超高压变质带，提出了中国中央绵延4000公里两个时代(早古生代和印支期)的巨型超高压变质带和深俯冲事件的新认识，这是对大陆动力学和中国大地均造研究的重要贡献。 "阿尔金一柴北缘"和东秦岭两条性的超高压变质带, 被国际著名超高压变质专家标注在全球超高压变质带分布图上；认为中国中部存在一条横贯东西的巨型超高压变质带, 并从中识别出早古生代和印支期独立的两期超高压变质作用等。

青藏高原大陆动力学方面的研究的重要进展

　　以中方许志琴、杨经绥为首的和以法方达波尼埃为首的中法地质、地球物理合作在青藏高原考察15年, 奠定了青藏高原各地体的变形构造体制, 提出青藏高原结构的新框架, 厘定30余条大型韧性剪切带和走滑断裂以及运动矢量, 确定中亚最大的阿尔金断裂形成于三叠纪以及走滑距离400公里, 提出8类青藏高原碰撞造山类型以及周边造山带崛起的造山机制。发现雅鲁藏布江罗布莎铬铁矿中的深地幔新矿物。完成1万公里的天然地震探测剖面, 揭示400公里深度的地壳一深地幔结构, 提出青藏高原形成的大陆动力学新模式。

　　这么多成果是怎么取得的? 许志琴说, 这是因为我们有一个强有力的科研群体, 在这样的群体中就出现了人人争先的局面。

人才辈出有舞台

　　在这个地学前沿的巨阵中, 以许志琴为首的老中青三代地学家已经形成人才接替有序、研究领域布局合理的人才梯队。

　　许志琴 (l993) 在担任地质研究所所长期间提出实施以"大陆动力学"为龙头，"超高压变质带(大陆深钻)"和"青藏高原"为两个拳头的战略, 在所内逐渐形成了一支研究大陆动力学的多学科骨干队伍, 并于1997年在地质所成立了大陆动力学开放实验研究室。该实验室在许志琴和杨经绥的率队下和全体同志的共同努力, 已成为一个高度敬业、团结凝聚、努力拼搏和在国内外具有竞争实力的科研群体, 2003 年升级为国工资源部大陆动力学重点实验室。

　　许志琴说"杨文采和金振民与我是同龄人。10 年前, 已故的国土资源部科技司司长张良弼给我介绍杨文采说他是个功底很深的地球物理学家、加拿大博士, 一定能协助你把大陆科学钻探搞成功，之后从美国进修回国的金振明主动加盟大陆科钻。"杨文采是著名地球物理学家，在地球物理反演领域做出重要贡献，在世界上建立了反演（数据解释为地质构造）理论框架，并以混沌理论，开拓了非线性地震反演新方向。他的理论与方法有效的应用于矿产勘查及建设工程基础调查。 在大陆科学钻探科学选址中其地球物理探测成果起了关键作用。首次在超高压变质带地区开展了三维反演地震调查，利用深孔 进行准确探测和数据处理，揭示了超高压地区的精确深部结构，并得到了5公里科钻岩心的科学验证。

　　杨经绥为许志琴之后的实验室的第二任主任, 是加拿大Dalhousie大学理学博士、国际大陆科学钻探委员会(ICD的专家组成员、中国大陆科学钻探工程总地质师，1994年回到中国地质科学院地质所从事研究工作。长期从事岩石学结合大地构造学的研究，重点研究青藏高原地体边界、中央碰撞造山带的超高压变质岩石及地幔矿物和地幔动力学。结合大地构造背景，重点聚焦于青藏高原地体边界、中央超高压变质代及地幔新矿物领域

　　首先在青藏高原北部柴北缘鱼卡发现榴辉岩, 在柴北缘都兰发现榴辉岩和含柯石英片麻岩, 建立了中国西部一条长350公里的早古生代超高压变质带, 该发现开辟了我国西部超高压变质岩研究的新热点。2002年在东秦岭北带秦岭群的榴辉岩和片麻岩的锆石中发现微粒金刚石, 据此在中国中部确定一条新的早古生代超高压变质带。秦岭超高压变质带的发 现，为中国西部的超高压变质带延至东秦岭提供了关键科学证据。据此杨经绥等提出沿中央造山带存在4000公里的早古生代和印支两期超高压变质作用事件的巨型超高压变质带的大思路。在国内外引起了很大反响， 柴北缘和东秦岭两条超高压变质带已被国际超高压权威标注在新的全球超高压变质带分布图上, 为推进超高压变质带研究和中国重大关键构造问题解决做出了重要贡献。

　　大陆科学钻探的科研骨干43岁的刘福来研究员，是大陆动力学实验室副主任，一直带病坚持工作，他的敬业精神和严谨的科学作风受到大家的敬佩。他是实验室成果高质量、高产出的代表, 在国内外核心刊物发表论文101篇, 其中SCI收录28篇，SCI 刊物他人引用100次, 合著出版专著4部。他在苏鲁超高压变质带不同岩石中发现大量以柯石英为代表的超高压矿物包体, 标志着苏鲁-大别地体在超高压变质过程中曾经历了巨量物质深俯冲的壮观地质事件, 并成功运用锆石微区矿物包体激光拉曼测试、锆石阴极发光图像分析与锆石原位SHRIMP U-Pb定年的综合研究手段, 准确限定苏鲁-大别超高压岩石的原岩形成时代。-超高压变质和折返时代。 在这个群体中张泽明和张建新研究员都是论文高质量、高产出的状元, 张泽明仅2005年就在国际上发表4篇文章, 国内 3篇, 而张建新则是国际3篇, 国内4 篇。

　　在这个研究群体中还有一批生龙活虎的年轻人, 他们中有不少火毕业于国外著名大学。今年35岁的曾令森, 毕业于美国加州大学，2004 年初回国, 仅2005年一年就在国际刊物上发表了好几篇有影响的论文。他的"提前捕获2004年12月26日苏门答腊发生9.3级地震前地下流体异常的数据。"论文对识别地震前兆、研究地震震源物理、深化认识地震的动态和静态激发机制、确定深部流体的地球化学组成及异常发生地岩石物理性质具有重要作 用。为了让年轻人有更好的发展空间, 归国仅一年的曾令森已成为大陆动力学实验室副主任。

这个实验室的人才实力不仅在国内表现出色, 而且走出了国门。

　　中国大陆科学钻探项目首次成功申请并承办了2004年美国地球物理联合会秋季年会的特别专题《中国大陆科学钻探-大陆深俯冲及折返机制》。实验室有许志琴、杨文采、杨经绥、刘福来、张泽明、 曾令森、赵志新、徐纪人、李海兵、杨天南、李天福、任玉峰等12 人与会发言或展讲。专题的学术报告由工程首席科学家许志琴、总地质师杨经绥、美国斯坦福大学刘忠光教授和加拿大达霍西大学Paul T.Robinson教授共同主持。刘福来和曾令森主持了该专题的展板。中国大陆科学钻探取得的科研成果, 得到了世界各国研究陆壳物质深俯冲和折返的地质与地球物 学家们的普遍关注和高度评价, 国外学者纷纷要求与中国大陆科学钻探工程在不同领域进行合作研究。
　　人才辈出, 成果频频, 奖励纷至沓来。实验室的中国大陆科学钻探工程中心荣获"全国五一劳动奖状"。许志琴获何梁何利科学与技术进步奖。杨经绥等在地质学报上刊登的论文《秦岭发现金刚石：横贯中国中部巨型超高压变质带新证据及古生代和中生代两期深俯冲作用的识别》荣获第二届中国科协期刊优秀学术论文奖。该奖是从中国科协所属168个学会在800多种期刊 (2000年一2004年期间) 发表的论文中评选出的, 全国共有99篇获奖。张建新获全国地质调查先进工作者奖励；李海兵获第五界青藏高原青年科技奖。

十年聚合看引力

中国大陆科学钻探工程的实施是中国宏伟的"入地"计划的开始, 在中国地球科学研究的历史上具开创性。它既是国家重大科学工程, 也是当前正在实施的国际大陆科学钻探计划中最深科学钻井。国内90多名科学家参与了这项基础研究, 国外近20个著名的科学家群体 及实验室参加了合作研究。这项工程不仅在工程技术上取得了成功, 而且在科学上有许多创新性成果及重大发现, 受到国内外地学界的高度重视。

　　是什么力量使那么多的科研骨干凝聚在一起10多年如一日? 是具有世界意义的地学研究事业, 是实验室这个平台, 是科研人员互相协作, 互相关心, 使他们真正地凝聚在一起。

　　作为这一科学巨阵的带头人, 许志琴不但是学术带头人, 而且还以自己的拼搏和敬业精神影响和带动着年轻人, 她年轻时就有个绰号叫"拼命三娘"， 直到现在, 她还是经常出入于海拔四五千米的高原, 高原缺氧常使她难受不己, 但她总是忍受着, 经常打了吊瓶之后又咬住牙继续前进。她的精神不但激励了这个群体的年轻人, 甚至感动所有与她接触过的人。

　　杨经绥l995年抱着"我的事业在中国 "的豪情, 别离妻儿, 毅然从加拿大回国。 10年来杨经绥负责和承担了青藏高原和超高压变质带的研究项目, 一直在艰险恶劣的青藏高原无人区进行野外地质调查, 他在野外表现的不怕牺牲、 勇敢拼搏的精神, 特别是临危不惧、舍己救人的高尚品格感人之至。

　　在野外工作时, 他每天都要背70-80斤重的岩石标本下山, 同志们称他是"愚公移山 "；1995年在东昆仑工作时, 他腰部老伤发作, 疼痛不已, 他不顾一切跪在地上, 用大锤使劲把石头打下；一天傍晚为观察重要地质现象渡东倾河, 过河不久河水突然上涨到胸部, 他让其他同志赶紧退回, 一个人穿着短裤勇往直前, 度过激流险滩, 完成任务。

　　1997年, 中法地学合作在荒无人烟、 冰雪覆盖的可可西里, 这是一次特别艰苦的考察, 作为中方考察队长的杨经绥, 带领中外科学家为获取宝贵的地质资料克服一个又一个的困难。一天深夜, 驻扎在海拔5000米营地帐篷里的一位中方人员突然因严重缺氧生命危险, 杨经绥站在冰天雪地的帐篷外, 右手高举输液瓶数个小时给他输液, 终于使战友转危为安。 2004年秋, 杨经绥和他的科研群体又象往常一样在青藏野外作业。国庆假日的考察途中不幸遭遇车祸, 杨经绥受了重伤, 五根肋骨骨折, 在危难之时, 他首先想的是别人, 让医生抢救别的伤员, 还说笑话安慰头部受伤的学生。在敦煌医院重症病房里, 他还念念不忘工作。杨经绥从敦煌回到北京，伤势未愈就上班, 还不顾别人劝阻, 亲自到海南去主持岩石学大会。杨经绥临危不惧、 舍己为人、以事业为重的精神使周围的人十分感动。认为他的事迹在地学界中青年科技人员中堪称"楷模"。

　　在这个群体中, 许多青年科技人员如李海兵、吴才来、张建新、史仁灯等和许志琴院士、杨经绥队长一起, 以大无畏的精神, 艰苦涉足在青藏高原的祁连山、阿尔金山、昆仑山、巴颜喀拉山、 唐古拉山、可可西里、喀拉昆仑山和喜马拉雅山, 无数次走进青藏高原, 无数次领略高原的风采, 发现与考证, 追索与探究, 取得了集成创新的成果。

　　近些年来, 这个实验室国际交流活动获得重大进展, 在实施中国大陆科学钻探工程科研目标、开展中央超高压变质带、青藏高原及地幔动力学等研究方面, 与美国、德国、日本、法国、加拿大、英国、意大利和俄罗斯以及台湾地区的近20个科研群体和一流实验室广泛 开展了合作, 采取派出、请进、合作考察与合作实验等多种合作方式, 近两年就派出11批次研究人员, 请进合作研究者15批次。在美国举办了AGU大会的中国大陆科学钻探专题学术会议, 参加了国际地质大会及亚太地区地质大会。

　　如今,"大陆动力学 "已列为基础研究的主要领域, 中国地球物理学会成立大陆动力学专业委员会, 教育部批准西北大学成立"大陆动力学"开放实验室。 其研究今后将成为固体地球科学研究的主流。

　　国土资源部大陆动力学重点实验室是以野外天然实验室为研究基地, 通过各种先进仪器测试和室内研究, 探讨大陆动力学问题；开展与建立广泛的国际交流与合作, 与国内外地质学家共同探讨大陆动力学的科学难题并争当这一研究领域的排头兵, 在大陆动力学理论及其应用方面做出贡献。

　　同时, 这个实验室已成为一支有实力的地学科研群体, 积极活跃在国际舞台上，得到国际地学界的认同。