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    “华北克拉通破坏”重大研究计划有力提升我国固体地球科学国际地位

    日期 2018-01-19   来源:地球科学部   作者:程惠红 姚玉鹏 于晟  【 】   【打印】   【关闭

      2018年1月2日,国家自然科学基金委员会审批批准同意“华北克拉通”重大研究计划实施结束。自2007年决定立项以来,发布项目申请指南8次,共收到各类项目申请214项,共资助项目66项,其中培育项目2项,重点支持项目55项,集成项目4项,战略研究项目5项,资助总经费20000万元。

      克拉通是大陆的稳定地质单元。华北克拉通从形成(18亿年前)到2亿年前保持稳定,但2亿年以来发生大规模岩浆活动、强烈地壳变形和大地震,其不稳定的地球演化内涵和规律成为地球科学家不倦探索近百年的难题。该重大研究计划以“克拉通破坏”为核心科学问题,以观测和实验获取原始资料为先导,以地质构造、地球物理、岩石学地化、实验模拟、资源环境灾害、学科集成和战略研究为布局,以地质、地球物理和地球化学多学科综合研究为手段,提出“克拉通破坏”新概念,期望厘定华北克拉通破坏的时空范围,论证克拉通破坏机制,建立“克拉通破坏”理论体系,使华北克拉通破坏成为全球研究热点,提升我国固体地球科学研究的国际学术地位。

      该重大研究计划实施以来,以依靠专家、科学管理和有利创新为组织管理宗旨,采用专家组和工作组相结合的管理方式,充分发挥地质、地球物理、地球化学等多学科综合优势,通过观测、实验和理论研究,从地球系统科学的角度认识华北克拉通破坏的时空分布范围和过程,揭示了克拉通破坏时地球内部不同圈层的相互作用和动力学机制,创建了“克拉通破坏”理论体系,探索了克拉通破坏的资源和生物效应,提升了对大陆形成与演化的认知水平,完成三阶段研究和两层次集成。在科学活动中引导前瞻性思维,在执行中推进顶层设计,引导学科交叉,围绕核心科学问题,实现重大科学问题的突破,取得了如下主要创新性成果:

      一、持续在华北克拉通及邻区全面开展地质考察、岩石采样和地球化学实验及深部结构探测,全面获取原始观测信息。依托先进的探测实验技术,对原始样品和数据进行了高分辨的分析研究,基本达到覆盖目标区的多学科探测,为深入研究大陆演化提供了重要的基础资料。

      二、自主研发了系列原位微区年代学和同位素分析方法和深部探测技术,并将这些开拓性的方法与技术广泛应用到克拉通破坏与全球大陆构造研究领域。

      三、全面开展了对华北克拉通演化过程的深入研究,探明了华北克拉通的深部结构与构造,揭示了克拉通岩石圈厚度的变化规律,查明了中-新生代岩浆作用的时空差异,明确厘定了华北克拉通破坏的时空范围。

      四、确定了早白垩世西太平洋板块俯冲作用是导致华北克拉通破坏的一级外部控制因素和驱动力;西太平洋板块俯冲、回撤以及俯冲板片在地幔过渡带的滞留脱水使上覆地幔发生熔融和非稳态流动,是导致克拉通破坏的主要途径。

      五、提出了岩石圈减薄、大规模的岩浆活动和构造变形只是华北克拉通演化过程中的表现形式,其实质是由于岩石圈地幔的物质组成与物理化学性质发生了根本性的转变,从而导致克拉通固有的稳定性遭到破坏,建立了克拉通破坏理论。论证了洋-陆相互作用导致克拉通破坏与大陆增生是全球大陆演化普遍规律,发展了板块构造理论。

      六、探索了克拉通破坏的浅部效应,确定了胶东地区金矿床形成主要受控于华北克拉通破坏过程中的大规模岩浆作用,为国家将辽东作为黄金接替基地,提供了科学依据。

      在该重大研究计划资助下,研究人员共发表SCI检索论文870篇,其中国际刊物论文655篇。在Lithos和Gondwana Research上各出版1部专辑。获国家自然科学奖二等奖3项。该计划极大地推动了我国地球科学学科综合人才的培养,主要科研人员中有32人入选美国信息科学研究所(ISI)ESI地学高引用率科学家名录,相关人员获基金委优秀创新群体资助6个;研究计划实施期间,有7位项目负责人当选中国科学院院士,16位青年科研人员获杰出青年基金资助。

      评估专家组认为,该重大研究计划的实施使得“华北克拉通破坏”成为全球大陆演化与动力学研究的热点,中国科学家在此领域发挥了引领作用,显著提升了我国固体地球科学研究的国际学术地位。在汤森路透—中科院发布的《2014研究前沿》和《2015研究前沿》中,“华北克拉通破坏”连续两年均为全球地球科学领域Top10的热点。该研究计划的科学成果,提升了中国地球科学家的国际视野,为“特提斯地球动力学系统”重大研究计划项目、“克拉通破坏与陆地生物演化”科学中心项目、国家重点研究发计划“华北克拉通成矿系统的深部过程与成矿机理”和“重大地质事件与成矿效应”项目的立项和实施提供了研究基础和人才储备。

      该重大研究计划始终遵循“有限目标、稳定支持、集成升华、跨越发展”的总体思路,通过加强顶层设计,不断凝炼科学目标,积极促进学科交叉。在实施过程中,充分发挥了专家学术管理与项目资助管理相结合的管理模式,确保项目研究的针对性、项目资助的公正性和项目完成的质量。该重大研究计划取得了一批具有重大创新的研究成果,提出了“克拉通破坏”理论体系,是中国近年最具国际影响的固体地球科学研究成果,为中国地球科学家走向全球起到引领作用。

    图1 华北克拉通破坏机制

    图2 华北克拉通早白垩世主要金矿集区分布




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