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2016年CGU“青藏高原隆升与风化剥蚀和气候变化”分会举办

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  国家自然科学基金委员会地球科学部结合“国家杰出青年科学基金”实施10周年纪念活动和“十一五”地球科学发展战略规划的研讨,于2003年8月、2005年8月和2008年6月在北京和南京分别举办了第一、第二和第三届地球科学家学术沙龙。这些沙龙主题分别为“国际地球科学前沿与中国地球科学”、“地球系统科学:中国的机遇和挑战”、“气候与环境变化-过去、现在和未来”和“板块构造与全球变化”。与会者为活跃在科研一线的中青年学者,研讨内容涉及地球深部和表层科学各个领域,有效地促进了不同领域和方向的学术交流。根据第三届沙龙的决议,地球科学家学术沙龙作为系列学术活动继续举办下去,每两年一次,以促进地球科学各分支学科的交流和学科交叉。为此,国家自然科学基金委员会地球科学部、《科学通报》编辑部、中国科学院广州地球化学研究所于2010年5月15-16日在广州共同主办了第四届地球科学家学术沙龙。

10月16日,第三届中国地球科学联合学术年会“青藏高原隆升与风化剥蚀和气候变化”专题分会在北京举行。该分会由国家重大科学计划“中国西部大陆剥蚀风化与青藏高原隆升和全球变化的关系”项目研究人员组织,旨在通过学术会议的平台向国内同行展示项目的最新成果并进行交流。

华夏陆块位于欧亚板块东南部,是华南板块的重要组成部分。由于在新元古代、早古生代、中生代都遭受广泛的岩浆侵入、变质和构造变形,华夏陆块被普遍认为是经历了高度“活化”的古老板块。总结前人研究成果,针对华夏陆块地质演化研究的争议,大致集中在以下几点:华夏陆块古老基底岩系的时代、空间分布范围及其地球动力学过程;华夏与扬子陆块的拼合时限;华夏陆块显生宙两期高级变质作用的空间分布和地质背景;华夏陆块与全球超大陆事件的联系等。

  本届学术沙龙与《科学通报》第四次地球科学学科编辑工作会议联合举办。会议筹备组由国家自然科学基金委员会地球科学部常务副主任柴育成、《科学通报》副主编郑永飞和郭正堂、中国科学院广州地球化学研究所所长徐义刚组成。参加会议的代表共41人,其中从事地球科学研究的中青年学者41人(我国大陆31人、香港特别行政区1人、澳洲华人学者1人、日本华人学者1人)、中国科学杂志社7人。沙龙向中国科学院广州地球化学研究所地学学者和研究生开放。开幕式上,柴育成研究员代表筹备组回顾了沙龙的历史,并对主办单位和会议筹备人员表示感谢。中国科学院广州地球化学研究所所长徐义刚致欢迎词。

围绕高原隆升和风化剥蚀的会议主题,来自中科院、中国地震局地质研究所以及兰州大学等国内不同科研单位的36位学者以口头报告和展板形式,详细报道了青藏高原及其周边地区新生代地层年代、构造演化、古气候、古环境、古高度以及风化剥蚀等方面的最新研究成果。其中,中国科学院青藏高原研究所研究员方小敏、中科院地质与地球物理研究所研究员孙继敏以及中科院地球环境研究所研究员金章东分别作了题为“陆内前陆盆地构造地层演化模式及其对地层古生物古气候研究的指导”、“新生代帕米尔构造演化与塔里木盆地海水退出的时间与机制”和“大地震或为构造作用-侵蚀风化-碳循环的纽带”的主题邀请报告。
专题分会会场气氛活跃,与会者就感兴趣的问题和报告者进行了热烈讨论,显示了对“高原隆升与风化剥蚀和气候变化关系”这一重大科学问题的高度关注。此次专题分会为从事相关领域研究的科研人员提供了一个成果展示和学术交流的理想平台,相关主题专题分会将在未来CGU大会中继续举办,以助力推动国内高原隆升及风化剥蚀和气候变化的研究。

针对上述几点争议,中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化研究室博士后赵磊等人选取位于华夏陆块东北部的八都杂岩和麻源杂岩作为研究对象,从岩石学、地球化学和同位素地质年代学三个方面对八都和麻源杂岩进行了系统的研究,并获得以下几点认识:通过精确的锆石U-Pb定年,在八都群中识别出1.93Ga的淡色花岗岩,代表华夏陆块古元古代的一期碰撞挤压事件;1.85-1.89Ga的花岗闪长岩、紫苏花岗岩代表挤压之后的岩石圈伸展,该期古元古代碰撞挤压到伸展的构造转折,可能代表了哥伦比亚超大陆的聚合过程在华夏陆块的响应;麻源杂岩中的变质沉积岩,与古元古代八都杂岩中的变质沉积岩具有类似的岩石组成,同位素地球化学特征反应二者具有类似的源区,结合变质变形特征,将麻源杂岩中的富铝片麻岩的时代,重新厘定为古元古代,代表华夏陆块的基底岩系;通过总结前人数据,并结合野外地质特征,厘定出华夏陆块两期显生宙变质作用在浙闽地体的影响范围。不同地区对两期变质作用的不同响应,可能代表两期构造热事件在深部地球动力学过程、作用对象以及参与主体等方面的差异,对今后的研究具有很好的指导意义。

  本届沙龙确定了“空间天气和人类活动”、
“气候变化与人类适应”、“青藏高原的古高度”和“大陆岩石圈再造”四个专题进行集中研讨。每个专题邀请3-5位学者(共17人)作引导性学术报告,之后集中讨论。所有报告均不局限于报告人自己所从事的研究工作或单一学科的进展,而是尽力向与会者介绍相关主题国内外的最新发展动向、现状和主要认识;解剖不同认识所依赖的主要证据和观点分歧的根源;分析所研讨主题面临的关键科学问题,并从思路、方法或手段等角度提出解决问题的途径。专题的讨论也主要围绕上述问题展开。

以上研究成果近期发表在国际地学期刊Gondwana Research(Zhao et al.
Zircon U-Th-Pb-Hf isotopes of the basement rocks in northeastern
Cathaysia block, South China: Implications for Phanerozoic multiple
metamorphic reworking of a Paleoproterozoic terrane.
Gondwana
Research
, 2015, 28: 246-261)。

  空间天气和人类活动专题由陆全明教授召集。空间天气科学与应用是当今世界科技活动的一个热点,美、欧等国相继制定了国家空间天气国际合作卫星计划,研究与预报空间灾害性天气变化是人类面临挑战的科学难题之一,减轻或避免空间灾害性天气带给航天、通信、导航、国民经济、人类健康与生命等的严重危害效应与巨大损失是当今空间时代的紧迫需求。中国科学院空间科学与应用研究中心冯学尚研究员首先播放了自己制作的“空间天气和人类活动”录像,介绍了空间等离子体环境中的空间灾害性事件,如日冕物质抛射、耀斑、磁层亚暴等,及其这些相关现象和人类活动的关系。随后中国科学院地质与地球物理研究所刘立波研究员介绍了电离层的多尺度变化特性以及电离层和底层大气的耦合问题,中国科学技术大学陆全明教授介绍了空间环境中产生高能粒子的可能的物理机制。最后与会人员就一些关心的问题,如地磁场的长期演化和空间天气的关系、电离层扰动和地震的关系,进行了热烈的讨论。

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  气候变化与人类适应专题由郭正堂研究员召集,5位学者的报告涉及气候变化历史、不同类型气溶胶及云的气候效应、海洋环境的监测及人类对气候变化的影响与适应等前沿问题。近百年的全球增温和大气CO2浓度升高受到世界各国政府和科学界的广泛关注。如何减缓气候变化的进程、准确评估其影响及人类如何适应气候变化等成为具有挑战性的问题。中国科学院地理与资源科学研究所邵雪梅研究员从树木年轮记录出发,围绕国内外在千年气候历史重建中的确定性和不确定性、20世纪的全球气候在近千年气候历史中的位置、中国近千年气候变化的事实等关键问题做了综述性报告,引发了与会者的广泛兴趣。中国气象科学研究院马建中研究员系统介绍了国内外在霾-云气候效应研究领域的新进展和新技术,分析了气溶胶气候效应在未来气候变化评估中的关键作用。中国科学院广州地球化学研究所毕新慧研究员展示了我国学者在黑炭排放量估算等方面的最新研究成果。她们基于对50多种不同的煤在燃烧过程中黑炭排放的系统研究,揭示出中国的实际黑炭排放量比国外学者的估算要低得多。厦门大学李炎教授从地球系统科学、海洋资源等角度分析了海洋环境监测研究在未来地球科学发展中的重要性,系统介绍了我国在该领域的发展现状。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所高星研究员围绕目前国际上关于现代人类起源的争议,系统分析了不同观点所拥有的关键证据和面临的问题。其中,我国学者近年来获取的一批研究材料,有力地支持了现代人起源的多地区进化假说。过去人类与气候环境的关系研究不仅是揭示人类起源、迁徙和演化所需的核心证据,而且对人类如何适应未来气候变化具有历史的借鉴意义。

华夏陆块东北部古老基底岩系以及显生宙两期构造热事件的影响范围

  青藏高原古高度专题由吴福元研究员召集,有4位学者分别从古高度研究方法、青藏高原古高度研究现状及高原隆升机制等方面作了学术报告。
印度与亚洲的碰撞及青藏高原的形成是地球历史上发生的重要造山事件,是当今大陆动力学研究的理想天然实验室。高原的崛起改变了亚洲原有的地貌格局,导致了亚洲季风的形成;高原物质经过风化剥蚀,并经由河流搬运至海洋,进而对大洋的成分和全球环境产生影响。但是,青藏高原是何时隆升到目前所具有的高度却是激烈争论的重要科学问题。很显然,准确确定高原不同部位在不同时期古高度的变化是解决上述问题的关键。中国科学院地质与地球物理研究所吴福元研究员首先详细分析了当前青藏高原古高度研究的现状、方法及存在的问题,并简要介绍了中国科学院“青藏高原古高度”项目群的最新研究进展。中国科学院青藏高原研究所方小敏研究员通过对青藏高原不同地区新生代沉积盆地形成与改造时代的分析,从高原地质作用过程角度讨论了高原隆升的时间和机制。中国科学院地球环境研究所刘晓东研究员详细介绍了运用数值模拟手段研究高原形成与亚洲季风形成的关系,并展望了这一领域未来的重要研究方向和关键科学问题。中国科学院地质与地球物理研究所吕厚远研究员介绍了运用植物孢粉来研究古高度的新方法。通过对不同地区大量样本的分析发现,该方法具有获得较高精度的古高度数据的潜力。与会代表对青藏高原古高度研究表现出了浓厚的兴趣,并就如何开辟新的研究方法和更好地理解高原隆升机制展开了热烈讨论。部分学者还就如何从青藏高原周边地区地质记录研究高原古高度提出了建议,为我国今后更好地开展该领域的研究提供了基础。

  大陆岩石圈再造专题由郑永飞教授召集,包含5个报告。大陆内部造山带的形成和演化及其资源、灾害和环境效应是地球科学研究的核心问题,也是解决板块构造“登陆”的关键所在。日本东北大学赵大鹏教授根据地震层析成像研究成果,勾画了中国东部大陆岩石圈和上地幔结构,为理解华北克拉通破坏、华南大陆再造、印度板块对欧亚板块俯冲效应等科学问题提供了重要的地球物理证据。澳大利亚科廷大学李正祥教授进一步解释了他先前提出的关于太平洋板块在华南陆块之下平俯冲对华南中生代岩浆岩时间-空间分布影响的模型及其新的修改。中国科学院地质与地球物理研究所王清晨研究员报告了关于大陆复活与再造的构造地质学研究实例,中国科学院地质与地球物理研究所李献华研究员报告了大陆形成与再造的地球化学研究原理和实例,中国科学技术大学郑永飞教授就华南大陆再造研究的历史和现状进行分析。这些报告提出了许多深层次的科学问题,例如:华南大陆在显生宙经历的多次陆内变形各自有何特征?为什么华南中生代时会形成宽逾1000公里的面状构造变形?华南大陆岩石圈的整体深部结构究竟有何特征?其中哪些继承了前寒武纪的面貌?哪些是显生宙再造的产物?华南大陆地壳在显生宙有没有生长?华南大陆岩石圈在显生宙是如何发生再造的?华南大陆中生代大规模岩浆作用的原因是什么?回答这些问题无疑具有重要的全球性地球动力学意义,为国际固体地球科学发展做出贡献。与会专家就大陆岩石圈的结构和成分进行了热烈讨论,认为元古代形成的华南大陆提供了一个大陆形成后不断遭受岩浆和构造改造的大陆再造实例,华南大陆再造的规模和复杂程度堪称全球第一,因此华南大陆再造将有望成为国际地学界又一引起广泛关注的重大科学问题,研究华南大陆再造将开启探索大陆地质奥秘的又一窗口。

  与会学者普遍认为,加强地球深部和表层过程相互作用的研究,加强过去环境与现代环境研究的结合,加强观察记录与数值模拟的结合,对提高地球科学的认识水平具有重要意义。此外,不同学科领域专家在一起进行报告和讨论,有利于拓宽学术视野,增进学科交叉,对于提高中青年科学家的综合素质也具有重要意义。

 

郑永飞, 郭正堂, 柴育成

① 中国科学技术大学

② 中国科学院地质与地球物理研究所

③ 国家自然科学基金委员会

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