自2007年开始,每年年末中国地质学会开展年度优秀地质科技与找矿成果汇编工作,并进行中国地质学会年度十大地质科技成果、十大地质找矿成果评选工作。这项工作的目的是为更好地总结我国地质界年度地质科技成果与重大找矿进展,在全行业推广地质找矿新思路、新方法,介绍地质找矿成功的典型案例,加快科技成果的转化与应用。并以此向社会各界展示地质行业年度最新成就,提高地质行业的社会显示度。
2008年度十大地质科技成果和十大地质找矿成果评选结果如下。
中国地质学会2008年度十大地质科技成果
(排名不分先后)
柴达木盆地发现罕见鱼化石
发现于柴达木盆地上新世湖相中的骨骼超常粗大的鱼化石——伍氏献文鱼,其奇特之处在于它遍布全身的超常粗大骨骼,几乎没有多少空间可供肌肉生长,这在现生鱼类中闻所未闻。在化石记录上,亦仅发现过一例,是一种鳉科鱼化石, 产自地中海北部沿岸中新世晚期墨西拿期(Messinian)海相或泻湖相蒸发岩地层中,它也具有极其粗壮的骨骼,与伍氏献文鱼不同之处是其时代较老。但是,无论是陆相盐湖和海相泻湖其沉积物都富含盐类,而且两地含鱼化石地层中碳酸钙和硫酸钙的含量都相当高。说明这种骨骼超常变粗的现象,乃是其生活的水域中的钙质饱和所致。从这两种鱼类生前大多均具有正常的寿命来看,超常粗大的骨骼似乎并未影响它们的正常生活。这是由于钙质既是骨骼的组成部分,又于鱼类无害。现代高盐度湖泊中,若非含钙量高而是其他盐类(如镁盐、钠盐)异常的,即使鱼类尚存,它们的骨骼均无增粗现象。地中海沿岸的鳉科鱼化石以及青海的伍氏献文鱼均为当时当地水域中仅存的鱼类,只有它们能适应比较严酷的水化学环境。而且两地的鱼化石骨骼均随年龄增粗,应为后天环境影响造成。该项目的研究者们认为,伍氏献文鱼的发现,不仅展示了鱼类对极端环境的生理适应能力,也是柴达木盆地干旱化过程的见证,并提供了环境变化和生物适应间的令人信服的案例。该成果于2008年9月在《美国科学院院刊》上发表。
该项目的主要完成单位是中科院古脊椎动物与古人类研究所。主要完成人是中科院古脊椎动研究所张弥曼院士,合作者是美国洛杉矶自然历史博物馆王晓鸣、中国科学院武汉水生生物研究所留焕章、美国堪萨斯大学苗德岁等。
我国学者提出龟类起源的新证据
发现于中国西南地区晚三叠世祖先型龟类化石是已知年代最早和迄今唯一具有一系列过渡特征的原始龟类。该论文同时质疑龟类的陆生起源假说,提出了龟类起源于水环境的新证据。这种奇特的三叠纪龟类被命名为半甲齿龟。半甲齿龟不仅具有牙齿,而且背甲发育不完全,和著名的始祖鸟一样,是古生物学中完美的“缺失环节”。
在化石记录上,龟类起源没有任何线索。此前最为古老的龟类化石,其主要特征已经与现代龟类无异,具有没有牙齿的上下颌以及由背、腹两部分组成的完整甲壳。长期以来科学界只能通过现代龟类的胚胎发育和少数体表具有甲片的古代爬行动物化石对其起源加以推测。与此前科学界的普遍推断不同,半甲齿龟的身体结构表明,龟类腹甲的形成远远早于其背甲,当腹部的甲壳已经演化到与今天的龟类相差无几时,背部的甲壳才刚刚开始出现,而背甲产生的模式和顺序只与现代龟类中个别属种的胚胎发育相似。这些化石进一步表明,龟类背甲的形成与肋骨和脊椎的特化有显著关系,而与此前推测的单独存在的甲板无关。此外,半甲齿龟的骨骼结构及其化石发现地点的地质情况显示,这种原始龟类很可能生活于海滨或者河流三角洲地带,其适应于水生环境的程度与今天的甲鱼相似。
该项目的研究者们认为,半甲齿龟不仅代表了龟类起源中重要的过渡阶段,而且首次从古生物学角度揭示了这一物种特殊身体结构的演化过程,同时为其起源环境提供了全新的线索,具有重要的理论意义。该成果已于2008年11月在英国《自然》杂志发表。
该项目的主要完成单位是中科院古脊椎动研究所。主要完成人是李淳,合作者是加拿大自然博物馆吴肖春、美国菲尔德博物馆OLIVIER RIEPPEL,贵州省地调院王立亭,浙江自然博物馆
云南昆明发现反映动物集体行为特征的节肢动物化石
1984年发现的云南澄江动物群,从低等的海绵动物到高等的脊椎动物都有其代表,证明所有现代动物门类几乎同时产生在寒武纪大爆发时期,是探索地球早期生物起源、演化的重要窗口。国际地学界普遍认为:澄江动物群中的这些早期化石代表了所有现代动物生命演化树之根。
近来,在云南澄江动物群中发现了一个像虾一样的节肢动物,该动物许多个体一个连接一个,排列成队。在20余枚该动物化石标本中,其中一枚标本显示20个动物个体,前一个动物的尾部嵌入后一个动物个体壳体前部之内,形成了一个牢固难以分离的链状体。经研究认为,这是最古老的指示动物集体行为特征的化石。化石标本发现于昆明市郊海口地区,动物运动的集体行为可能是为了更有效地抵御食肉动物的攻击或者是为了逃逸当时恶劣环境而快速有效地迁移。
现代动物的行为是动物界一个普遍的特征,是长期演化发展的重要特征。在生命演化历史长河中,早期动物集体行为特征及起源是科学界难以解释之迷。新的研究指出,动物的不同行为、包括动物复杂的集体行为在寒武纪生命大爆发时期也同时产生。这一研究成果发表在2008年10月10日美国《科学》杂志上。
该项目的主要完成单位是云南大学云南省古生物研究重点实验室。主要完成人是侯先光等。
石炭系维宪阶和寒武系古丈阶全球界线层型剖面和点位在我国建立
我国广西柳州长塘乡梳桩村碰冲、湖南古丈罗依溪等地剖面经国际地质科学联合会2008年3月正式批准分别当选为石炭系维宪阶和寒武系古丈阶的全球界线层型剖面和点位(Global Stratotype Section and Point, 简称GSSP,俗称“金钉子”)。至此,在国际地层界线层型研究中,我国已获得九枚“金钉子”。,
全球界线层型剖面和点位是国际上定义年代地层单位(系、统、阶等)、划分和对比地球历史年代地层的唯一全球标准。据此,建立国际统一的地层表。2008年,第33届国际地质大会期间,国际地层委员会颁布了新国际地层表,中国的维宪阶和古丈阶点位均标注为“金钉子”。
“全球界线层型剖面和点位”的建立是经过长期研究、全球对比、国际考察、反复讨论、协商、由国际各系地层委员会最后投票表决产生,并经国际地层委员会赞同,国际地质科学联合会批准而成立。因此,它的确立标志全世界科学家的努力,国际合作的结晶,以及所在国的地层研究水平。“金钉子”在我国的建立,不仅反映中国地质科学界的成就,也代表了国家的荣誉。上述“金钉子”所在地的政府已将它们列为国家级地质遗迹保护区,并计划开辟为地质公园,作为普及地学的基地和旅游观光点。
石炭系维宪阶“金钉子”的主要完成单位是中国地质科学院地质研究所,主要完成人是侯鸿飞。寒武系古丈阶“金钉子”的主要完成单位是中国科学院南京地质古生物研究所,主要完成人是彭尚池。
天然后尖晶石超高压矿物的发现
中国科学院广州地球化学研究所科技人员和美国合作者在我国随州陨石中发现了两个冲击成因的后尖晶石超高压矿物。这是在自然界首次发现的后尖晶石超高压多形,其中一个已于2008年获得国际新矿物、命名与分类委员会的批准并命名为谢氏超晶石,另一个矿物的研究也已经完成。尖晶石结构是矿物家族中的重要结构类型,尖晶石和铬铁矿是上地幔矿物中的常见结构;地幔过渡带主要矿物林伍德石等也具有尖晶石结构。近四十年来,系列的实验研究致力于探索尖晶石相可能发生的高压多形转变,但天然产状的后尖晶石超高压矿物一直没有被发现和证实。该项研究在陨石冲击脉体中,发现了铬铁矿尖晶石经固态相转变形成的两个超高压多形,矿物由原来的立方结构转变为密度更大的斜方结构。他们同时在实验室成功合成了这两个超高压新矿物。两个后尖晶石超高压矿物形成的压力分别相当于离地表400和580公里以上的地幔深度。由于尖晶石-铬铁矿是陨石和地幔岩石中的常见矿物,后尖晶石超高压矿物的天然产出可用于判断冲击变质陨石和从地球深部折返的地幔岩石压力温度演变历史的压力标准。
天然后尖晶石超高压矿物的发现不但为探索地球深部岩石成因历史提供了一个有效窗口,而且为当前受到广泛关注的大陆碰撞带构造地质学研究开辟了一个有效的途径。该成果先后在《地球化学和宇宙化学学报》、《美国科学院院刊》和《科学通报》上发表。
该项目主要完成单位是中国科学院广州地球化学研究所,合作研究单位是美国卡内基地球物理实验室。主要完成人是陈鸣、束今赋、毛河光、谢先德和R.J.Hemley。
铁、铜、锌等非传统稳定同位素地球化学研究取得突破性进展
非传统稳定同位素地球化学是个新兴的研究领域。在国家自然科学基金委员会、科技部和中国地质调查局的支持下,我国科学工作者在该领域取得了一系列突破性成果。一是建立了铁、铜、锌、镁等非传统稳定同位素高精度测试方法,所建方法的精度达到国际同类实验室的领先或先进水平。这些方法的建立为我国开展非传统稳定同位素地球化学研究奠定了技术基础。二是按照国家一级标准物质技术规范,进行了铁、铜、锌、镁同位素标准物质研制,从而为促进我国铁、铜、锌等非传统稳定同位素地球化学的发展提供了必要条件。三是从实验模拟、地质调查和理论计算三个方面开展了铁、铜、锌、镁等同位素体系在氧化-还原、结晶-沉淀、吸附-淋滤、水岩作用、生物作用、变质作用等过程中的质量分馏研究,丰富和发展了同位素地球化学理论,为这些新同位素体系在地学中的应用奠定了必要的理论基础。四是对非传统稳定同位素在成矿作用、地幔过程、环境变化等方面的应用进行了示范性研究。例如:通过对华北条带状铁建造的研究,首次用铁同位素对铁的来源进行了直接示踪;通过新生代玄武岩中地幔包体的铁同位素研究,表明地幔岩中铁同位素组成的变化与地幔交代作用和氧化还原状态有关;通过对太平洋铁锰结壳的研究,首次从铁铜锌同位素角度提取了80百万年以来古海洋环境变化的信息。这一系列成果的取得,标志着非传统稳定同位素地球化学这一新学科在我国的建立。
该项目的主要完成单位是中国地质科学院地质研究所。主要完成人是朱祥坤等。
青藏高原新构造及晚新生代古大湖研究
中国地质调查局 “1:150万青藏高原新构造与地质灾害图” 项目通过编图和系统研究,阐明了青臧高原形成与构造变形的关系。获得了青藏高原最主要的构造变形期发生在上新世晚期—早更新世的可靠证据。证实西昆仑地区西域砾岩的沉积时代约为3-1百万年。西域砾岩属于快速堆积的山麓冲洪积扇相沉积。它的出现与区域同时期的构造变形密切相关。高原西北缘的磷灰石裂变径迹分析及其热历史模拟揭示了区域地貌陡坡带上新世以来的快速冷却剥蚀,特别是3~1百万年以来的快速冷却剥蚀,剥蚀深度达5公里以上,这进一步说明了西域砾岩的物质来源,同时暗示:陡坡带的形成是青藏高原抬升的重要过程。
通过河流研究高原构造地貌的演化是近期国际地学研究的热点和亮点。这项研究通过克里雅河构造地貌的分析证实:现今克里雅河的历史始于1.1百万年;前克里雅河流域地貌演化的起源不超过上新世阿图什组沉积期。这是人类第一次完整地认识一条河流及其水系地貌的发育历史。早更新世至中更新世早期塔里木盆地应当存在一个大湖。在黄河源扎陵湖、鄂陵湖地区发现高出现今湖面335米的湖相地层。青藏高原主体可能在中更新世早期前后才抬升进入冰冻圈。这项系列成果对于区域环境变化的研究和减灾工作都有重要意义。
该项目主要完成单位是中国地质科学院地质力学研究所。主要完成人是赵越、邵兆刚、黎敦朋、刘健等。
全国主要城市环境地质调查评价取得重大进展
“全国主要城市环境地质调查评价”为2004—2010年的地质调查计划项目。截止到2008年底,该项目先后完成了海南、黑龙江、四川、云南、浙江、江西、甘肃等15省区177个地级及以上城市环境地质调查评价,为上述地区和城市规划、建设、管理及汶川灾区灾后重建提供了地质依据。该项目取得的一系列重要进展:一是查明了15个省177个城市的环境地质条件、城市地质灾害特征与发展趋势、地下水污染与地下水资源衰减、特殊土分布与土壤污染等状况及其变化趋势;二是查明了278个垃圾场对环境的污染状况, 评估了地质灾害与问题对这些城市造成的危害、经济损失,为37个城市选定了垃圾卫生填埋场;三是调查了这些城市的后备地下水资源、地质景观、地热等地质资源;评价了上述177个城市环境地质条件、地质环境质量状况,分析了其对城市发展的影响和作用,从地学角度提出了地质资源、地质环境的科学利用与保护的一系列建议;四是为177个城市编制了相应的图件,为146个城市建立了地质环境数据库。
这些成果被哈尔滨、康定、昆明、南昌、兰州、攀枝花等城市规划、建设与管理部门分别用于城市规划修编、后备或应急供水的水源地论证、地下水资源保护、垃圾场地的选择、地质灾害防治等方面,陇南市地震灾后重建也利用了本项目成果。产生了巨大的社会经济效益。
该项目的主要完成单位是中国地质科学院水文地质环境地质研究所,四川、甘肃、湖南等地质调查队伍承担了部分工作。主要完成人是刘长礼、董华、侯宏冰、王秀艳等。