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绘制地球“基因图”——全球尺度地球化学国际研究中心落户中国纪实  

2013-12-11 12:55:04|  分类: 地质人风采 |  标签: |举报 |字号 订阅

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绘制地球“基因图”  
——全球尺度地球化学国际研究中心落户中国纪实  
 
 
 
 
  近日,联合国教科文组织第37届大会以表决方式通过决议:在位于中国河北廊坊的中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,建立全球尺度地球化学国际研究中心。

  至此,由国际知名地球化学家、中国科学院院士谢学锦发起,多名国际知名地质学家支持的倡议,终于尘埃落定。

  以此为标志,众多知名国际地学专家的一个宏大愿望——为地球绘制一张“基因图”,也将进入系统实施的新阶段。

  中国地调局地科院物化探所所长韩子夜介绍:“中外科学家都有一个共同愿望,就是共享中国在地球化学领域的成就,尽快绘制出地球‘基因图’。”

  联合国教科文组织为何将这一机构设在中国?这一机构的建立在人类可持续发展过程中能发挥什么作用?记者日前到物化探所进行了采访。

  地球化学图,地球的“基因图”

  王学求,著名地球化学专家,国际应用地球化学家协会理事、全球地球化学基准委员会联合主席。刚从法国巴黎回国,疲惫尚未退尽的他,一谈到地球化学填图,却充满了兴奋:“简单地说,全球地球化学填图就是通过覆盖全球的网格化采样,对元素周期表上几乎所有的化学元素进行分析后,绘制出化学元素在全球的分布图。”他说,迄今为止,人类已发现了元素周期表上110种元素中的90种元素,但对这90种元素在全球的分布情况却知之甚少。

  为什么要绘制这一图件呢?“地球上一切生命和非生命,如矿物、植物、动物等,均是由元素周期表中的一种或多种元素及其化合物构成。”王学求说,“因此,全球地球化学数据,不仅对地球科学、环境科学等许多领域的研究具有重要的科学意义,而且对人类应对全球变化和可持续发展的挑战、解决资源与环境问题也具有重要现实意义。”

  绘制这样一张既能体现自然背景,又能反映人类活动影响的全球地球化学基准图,难度无疑是巨大的。王学求说,困难主要集中表现在三方面:

  一是没有全球统一的采样尺度。因此,1988年开展的国际地球化学填图计划,无法利用当时已开展地球化学填图的50多个国家的既有成果,难以绘制一张全球地球化学图。基于这一现实,1993年,国际地质对比计划启动了全球地球化学基准计划,拟以160公里×160公里的网格将全球陆地部分划成5000个网格,在每一网格采集代表性样品。

  二是由于认识与技术水平的限制,特别是样品介质、分析能力等实际操作中存在巨大差异,导致此前多个国家开展的地球化学填图项目成果缺乏可比性。表现为:采样介质带有极大的局限性,无法代表整个采样格子元素的总体分布;分析的元素数量局限于元素周期表中的一小部分,分析方法灵敏度不够,一些与资源环境相关的关键痕量元素没有检测出来,也缺少标准物质对分析质量进行有效监控。

  三是缺少资金和专门机构承担全球工作。全球地球化学基准计划第一任主席A. G. Darnley等人在国际地球科学计划某项目总结报告中指出,全球地球化学填图工作所需机构众多,技术步骤复杂,任何一个在非政府组织领导下的科学家团队都不可能在一定时间内完成。

  依靠科学家们的热情,完成少量的实验性工作是可行的……显然需要一个永久性的机构,在外部咨询委员会制定的科学原则指导下,正式承担起全球地球化学填图工作所需的相关职责。

  “这其实是全球地球化学家们梦寐以求的共同理想。”王学求说,“这次联合国教科文组织决定在中国建立国际研究中心,可以说是为全世界的地球化学家们打造了一个梦想开始的地方。”

  中国成就,实现梦想的翅膀

  为什么会选在中国地调局下属的中国地科院物化探所?王学求的回答是:一是物化探所有具有宏观战略思想的科学家和科学团队,二是物化探所有可以实现梦想的“一对翅膀”——全球最强实验分析测试能力和全球最全的地球化学标准样系列,三是中国政府和各级主管单位的全力支持。

  中国科学院院士谢学锦就是一位具有宏观战略思想的地球化学家。在他的组织下,中国曾于上世纪80年代开展了区域地球化学“扫面计划”,新世纪后,又实施了我国东部地区多目标地球化学调查计划,特别是他提出的利用泛滥平原沉积物作为全球首选采样介质的中国环境地球化学监控网络计划,解决了制约全球地球化学填图的关键问题。

  正是基于谢学锦院士的贡献,国际应用地球化学家协会授予其金奖,而迄今为止全球获此殊荣的仅有6人。作为欧洲地球化学填图计划负责人之一的阿里克斯认为,在地球化学填图领域,全世界具有看到未来能力的科学家有3位,其中一位就是中国的谢学锦。

  对于“一对翅膀”,王学求进行了具体说明:一是通过对全球代表性样品进行系统研究,找到了代表全球化学元素分布的有效采样介质,即在山区和丘陵地区河漫滩的沉积物和泛滥平原沉积物,在平原区汇水域土壤和泛滥平原沉积物,在干旱沙漠区山涧汇水盆地沉积物,在岛屿国家三角洲的沉积物样品,这些是全球有效采样介质。二是从实验分析能力看,物化探所目前可以分析90个天然元素中的78个元素,名列世界第一。在全国地球化学基准计划中分析的81个指标,几乎涵盖了元素周期表上除惰性气体以外的所有元素;从标准样的研制能力看,全球已研发的标准样中约一半来自物化探所。现在,全球有100多个国家的实验室在用中国地科院物化探所的标准样进行分析质量控制。

  那么,中国在这一领域的主要成就有哪些呢?史长义副所长掰着手指如数家珍:

  地球化学填图理论和技术的持续创新。从地球化学野外采样、实验测试、数据处理直到异常解释评价等各环节,都取得了创新性成果。地球化学填图从区域发展到全球,从单一目标发展到多目标,从39种元素发展到76种元素,还提出了地球化学块体新理论和“迅速掌握全局,逐步缩小靶区”的一整套矿产勘查新战略。

  金矿勘查地球化学理论取得了原始创新与找矿技术重大突破。发现并证实了地球化学样品中具有极强活动性的小于5μm的超微细金,解决了采样“粒金效应”难题,揭示了大规模金区域地球化学异常的形成机理,为区域地球化学找金矿奠定了理论基础;所发明的活性炭和泡沫塑料预富集技术,应用于大规模找矿实践。

  隐伏矿地球化学机理研究和技术取得重要突破。发现纳米金属微粒迁移的微观直接证据,研发了系列深穿透地球化学技术,显著提高了对隐伏矿的探测能力,实现了地球化学勘查从浅表矿(100米以内)到深部矿(大于500米)勘查的重大转变。国际权威科学家认为:这是一项创新性研究成果,对覆盖区矿产勘查具有深刻影响,为全世界应用提供了实证。

  研制的独具特色的原子荧光光谱仪和塞曼测汞仪等关键仪器设备,为其他国家提供了质优价廉、精度可靠的分析测试仪器。

  韩子夜说,2009年9月,谢学锦院士起草了建立全球尺度地球化学国际研究中心的建议书,得到了参加同年10月国际地球化学填图会议全体科学家的一致支持。随后,物化探所于2010年2月18日,会同国际地球科学计划(IGCP)中国委员会,向联合国教科文组织地球科学计划项目处递交了正式申请书。

  中国的申请,得到了国际地球科学计划(IGCP)执行局和国际地科联一致支持,国际应用地球化学家协会、国际地科联全球地球化学基准委员会、国际水文协会大陆侵蚀委员会等国际组织,也纷纷发出支持函。

  在对中国的申请进行评估时,全球地球化学填图基准项目负责人、美国地质调查局史密斯博士直接称赞说:“中国对各种尺度地球化学填图都有深刻理解,对全球地球化学填图具有领导性作用。要建立永久性机构来承担这种责任,只有中国可以。”

  韩子夜所长表示,在国内,不仅国土资源部、中国地质调查局、中国地质科学院以及廊坊当地政府指导或直接参与了申请过程,包括外交部、中国联合国教科文组织全国委员会及巴黎常驻团都给予了大力帮助。

  全球尺度,中国引领

  今年11月13日下午,法国巴黎,联合国教科文组织总部。

  在联合国教科文组织助理总干事卡龙吉女士的主持下,大会正在对执行局191届会议通过的17个二类中心建议进行审议。对于全球尺度地球化学国际研究中心即将落户中国,尽管此前他们已经收到众多国际知名专家和学术组织的正式支持函,赴会陈述答辩的史长义、王学求心中仍然忐忑不安,唯恐在“临门一脚”时又生变故。

  经过充分审议后,当主持人宣布:批准在中国廊坊建立全球尺度地球化学国际研究中心,作为由教科文组织赞助的第二类中心时,两人高悬的心终于落下。

  卡龙吉的评价,代表了全体会议代表对这一申请的态度和评价:“研究中心已经制定雄心勃勃的计划,将会为记录全球地球化学数据,为自然资源管理和保护环境的可持续发展作出贡献。”

  而这一态度和评价,更多的还是全球地球化学家们的共同期盼:中国要充分发挥自身优势,与世界分享成就,引领全球地球化学填图事业的发展。

  为了不辜负人们的这一期盼,史长义在现场答谢中表示:“研究中心将致力于为应对全球变化和可持续发展的挑战,提供解决资源与环境问题的全球尺度地球化学问题研究,恰当地应用地球科学知识保护环境与管理自然资源。系统建立全球地球化学基准,为监测现在和未来全球地球化学变化提供科学数据。帮助联合国教科文组织在全世界范围内,特别是为非洲及其他不发达国家提供有关知识和技术培训,促进其能力建设,促进在全球尺度地球化学领域公平获得基本服务与知识共享的机会。”

  会场里响起热烈的掌声。大家知道,为地球绘制“基因图”的航船,已经启航。  
 

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