“海洋地质学”创新群体研究团队侧记

2010-12-21 09:23 来源: 科学时报
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  蔚蓝的海洋,广阔而又美丽,同时还孕育着地球的生命。

  “不仅如此,海底沉积着地球的各种记忆。它们都是‘地质历史书’的页码和页码上的信息。对这些信息进行研究,配合其他的研究手段,我们就能够还原古代某个时段的全球气候条件。”自然基金委创新研究群体项目——西太平洋暖池与东亚古环境:沉积记录的海陆对比——学术带头人、同济大学海洋与地球科学院教授翦知湣如是说。

阅读海洋气候的人

  对气候环境自然演变机制的认识,既是地球科学的前沿课题,也是预测未来环境变化趋势的先决条件。我国以陆地记录为依据的古气候研究,在国际学术界作出了重大贡献,是中国地球科学的亮点之一。

  令人兴奋的是,1999年的南海大洋钻探(ODP)和航次后的重大基金项目的研究,使我国在深海古环境研究上一举进入国际前沿。

  在此项工作中作出重要贡献的团队,就是同济大学海洋地质学研究群体。该团队活跃在国内外古环境和大洋钻探研究领域的国际前沿,于2003年成为我国海洋科学领域第一个获得国家资助的创新研究群体,并取得了突出成绩。

  翦知湣告诉记者,海洋是地球上决定气候变化的主要因素之一。而要获得研究所需的实验样品,就必须开展海上作业,并结合陆地野外地质考察工作。

  受创新研究群体基金资助,同济大学海洋地质学科于2008年12月10日组织实施了“西太平洋暖池和黑潮流域次表层水专题航次”,从青岛出发,沿东海——西太平洋翁通—爪哇海台——巴布亚新几内亚以北海域——菲律宾海——巴士海峡,历时约40天,作业25个站位,历尽辛苦,采取了一大批现场实测数据和样品。

  此外,对于海洋地质学来说,获取实验材料更重要的手段是大洋钻探。“海洋地质学的研究某种程度上讲非常依赖大洋钻探,大洋钻探甚至能钻到海底以下数百米至上千米深处获取岩心。这些样品每一寸都是‘古地质史书’的重要档案。有了高质量的材料,后期高水平的分析和理论研究才有可能。”翦知湣说。

  而本世纪初开始实施的“新世纪大洋钻探计划”(IODP)为国际海洋地质学科构建了系统科学研究的平台。据介绍,我国与美国、日本、欧盟都是IODP的成员国,而中国的办公室就设在同济大学海洋地质国家重点实验室。

  2007年,该研究群体提交了我国IODP阶段的第一份建议书,并于2009 年提交中国第二份IODP 航次完整建议书,获得国际学术界的高度评价和肯定。

  “对获得的岩心、化石等进行解读,就可以推测出当时的气候条件,为气候环境演变提供证据。”翦知湣说。

 
海陆结合新视角

  “虽然海洋地质学许多材料都来自海底,但海底的沉积物很多都来自陆地。山体风化经河流或风力输送到海洋,会层层沉积下来;与此相反,海洋的许多变化会在陆地形成‘记忆’。因此,拿同时代的陆地上的沉积物与海洋的沉积物进行对比非常有意义,这也是我们创新研究团队成立之初就确立的方向。”翦知湣指出。

  中科院院士汪品先也曾多次表示,根据我国的地理位置和新生代地层的特色分析,海陆结合是我国海洋新生代古环境研究的优势所在。

  基于此,在创新研究群体基金的资助下,同济大学创新研究群体通过海陆结合的视角,以沉积物“从源到汇”的过程为主线,对我国新生代宏观地貌格局的演化及其气候环境后果进行研究。

  以塔里木盆地南缘新生代沉积剖面的研究为例,他们发现,该区域的风成黄土可能来源于北部的塔克拉玛干沙漠,这为塔克拉玛干沙漠的形成和演化,以及亚洲中部的干旱化的历史提供了重要的证据。

  此外,在2007年4月,该群体以联合建议书形式向IODP建议,在东汉盆地、苏北盆地、东海陆架、冲绳海槽等5个站位,钻取中新世以来的连续沉积记录。该建议书受到IODP科学指导与评估组的高度评价,认为它将有效地约束青藏高原的隆升历史及其与亚洲季风演化的联系。

  他们并不满足于此。该创新研究群体成员、同济大学海洋与地球科学院教授王汝建告诉记者,除了海陆结合外,他们的团队还进行低纬度太平洋和高纬度海域的对比研究。

  高低纬度海洋对比等研究提出,人们不能过分强调北大西洋高纬度海区对全球气候变化的影响,而忽略掉低纬度热带海洋的作用。

  据介绍,在创新研究群体基金的资助下,该团队围绕气候演变的“热带驱动”假说,着重研究热带次表层水古海洋和大洋碳循环的长周期变化,提出“全球季风”、“热带次表层海水”等新概念或新思路,在气候环境演变的机制研究上具有自主原创,已初步得到国际同行的认可。

  2009年,该群体又应邀由Springer出版社发表The South China Sea: Paleoceanography and sedimentology专著。而且,群体成员多次应邀在国际学术会议上作大会报告,主持国际学术工作组,标志着我国在海洋地质的研究跻身国际先进行列。

 
合作提升群体人才实力

  作为上世纪70年代新兴的学科,古海洋学和板块学说一起被视作“深海钻探的一对孪生姊妹”。我国开展深海研究起步晚,因此,从形成之初,该创新群体就很注重开展国际合作,现在,他们不但经常“走出去”,而且经常“请进来”。

  在创新研究群体的资助下,该群体利用与国外科研单位合作或交流的机会,鼓励研究生积极参与国际合作和竞争,使研究生的培养工作有高起点,能参与学科发展的前沿领域。

  同时,围绕学科的一个共同目标,从不同的角度加强合作,是该群体的初衷。

  6年来,同济大学海洋地质学创新研究群体在稳定研究队伍的同时,也进一步扩充研究队伍,使得专业结构更趋合理、学科交叉而有机互补。

  他们形成了一支以海洋古环境研究为主、注重海陆结合,具有古海洋与古气候学、海洋微体古生物学、有机及无机地球化学、盆地分析以及数值模拟等多学科手段的研究队伍。

  群体成员之一、同济大学海洋与地球科学学院党总支书记刘传联告诉记者,他的研究小组以颗石藻化石为主要研究对象,而翦知湣小组则是以有孔虫为主。在团队内部,两个研究小组保持合作,共同处理实验样品,并且经常对各自的实验结果从不同角度进行印证。

  此外,群体成员通过联合参加海上航次和陆地野外地质考察、共同发表学术成果等方式,在参与国际竞争中自然形成了有机组合。

  正是基于创新研究群体内部的不断合作实践,他们走出了观测分析结果与数值模拟相结合、地质记录与现代过程相结合、海洋与陆地记录相结合、地质学与生物学相结合的研究途径,这种经验将有益于促进我国地球科学的学科交叉和发展。

  翦知湣告诉记者,在得到创新研究群体基金资助的6年内,该研究群体的主要骨干都已成长为国内该学科的中坚力量,并涌现出新的国家杰出青年科学基金获得者。群体的多名成员担任国际、国内学术组织的各项职务。