中國科學(xué)院院士袁道先中國巖溶研究的先行者

本刊記者/劉紅偉

從小懷揣報國理想

1933 年8 月，浙江諸暨，袁道先出生在一個知識分子家庭。

袁家是書香門第，文化旺族，袁道先從小就接受了良好的教育。他的父親袁哲上世紀(jì)初從浙江諸暨雙橋農(nóng)村來到上海，后來赴日本早稻田大學(xué)攻讀教育碩士，曾經(jīng)先后擔(dān)任中央大學(xué)、中山大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)教授，是國立湖南師范學(xué)院（現(xiàn)：湖南師范大學(xué)）創(chuàng)辦人之一、著名的上海市育才中學(xué)校長（1946 ～1950），是民國時期著名的教育家、心理學(xué)家、語文教育學(xué)家，他的著作至今仍是許多大學(xué)博士生論文的重要研究課題。

生在舊社會，長在舊社會。戰(zhàn)火紛飛的年代，經(jīng)歷之艱辛自然不必多說。抗日戰(zhàn)爭的戰(zhàn)火中，袁道先不得不中途退學(xué)，跟隨姐姐袁善如和堂哥袁承根去湖南投靠其父親，他們當(dāng)時頂著敵人的炮火，一路逃難到了湖南。當(dāng)時袁哲擔(dān)任著國立湖南師范學(xué)院籌備委員會委員兼公民訓(xùn)育系主任，袁道先于是就順勢在國立師范學(xué)院附小重新開始上學(xué)。

1944 年，年僅12 歲的袁道先又跟隨其家人遷至近重慶沙坪壩區(qū)青木關(guān)鎮(zhèn)，并于1944至1946 年間就讀于中央大學(xué)附中。

據(jù)他回憶，當(dāng)時日軍飛機(jī)經(jīng)常來轟炸，學(xué)習(xí)和生活十分艱險，常常是防空警報一響，他們就跑出教室，或是進(jìn)入緊急防空洞避難，或是臥倒在田埂下邊。但是，“我們從來沒有停止過學(xué)習(xí)，讀書都很認(rèn)真，和我的許多同學(xué)一樣，我當(dāng)時最大的心愿就是立志報國。”袁道先深情地說。

袁道先接著說道：“那時的冬天，學(xué)校沒有熱水，然而就在學(xué)校的不遠(yuǎn)處有一處溫泉，我們早上就跑到那里去洗漱，然后朗讀英語，我的英語基礎(chǔ)應(yīng)該就是在那個時候打下的。”

艱苦的生活和學(xué)習(xí)條件沒能阻止袁道先求學(xué)的欲望，青木關(guān)的青山綠水為他營造了不錯的學(xué)習(xí)環(huán)境，甘甜的泉水和怡人的溫泉為他的生活提供了不少便利，崎嶇的山路和田壟更是磨練了他的意志、鍛煉了他的體質(zhì)。

談及是如何與巖溶研究結(jié)緣的，他告訴記者：“其實主要是受中學(xué)化學(xué)老師的影響，當(dāng)時的化學(xué)老師韓金鑒，課講得非常生動有趣，他常常講一些化學(xué)家的小故事，我從那時對化學(xué)開始產(chǎn)生了濃厚的興趣。我正是喜歡化學(xué)，后來才選擇了研究巖溶的。”

高中畢業(yè)后，袁道先響應(yīng)國家號召，毅然選擇了南京地質(zhì)探礦專科學(xué)校（南京大學(xué)地質(zhì)系的一部分）地質(zhì)礦床科就讀，1952 年畢業(yè)后到南京地質(zhì)學(xué)校（2000 年并入東南大學(xué)）任教。

1953 年3月調(diào)入地質(zhì)部水文地質(zhì)局，他先后任黃河中游清水河隊小組長（1953年），三門峽隊副分隊長（1954 年），國務(wù)院西藏工程勘察隊（1955 ～1957 年）技術(shù)員，長江流域規(guī)劃辦公室烏江隊地質(zhì)工程師（1957 年）。1958 年后，他相繼任山東、云南、廣西和金沙江等地水文地質(zhì)隊技術(shù)員、技術(shù)負(fù)責(zé)人、總工程師；1978年，調(diào)任中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所，并擔(dān)任第一任所長；1991 年，當(dāng)選中國科學(xué)院地學(xué)部院士。

推動中國巖溶研究發(fā)展

袁道先是我國第一位巖溶地質(zhì)領(lǐng)域的院士。幾十年來，他把地球系統(tǒng)科學(xué)引入巖溶學(xué)，提出巖溶動力學(xué)理論，先后為我國的水電建設(shè)、鐵路工程地質(zhì)工作和農(nóng)田水利水文地質(zhì)、工程地質(zhì)工作做出了重要貢獻(xiàn)。

20 世紀(jì)50 ～60 年代，他承擔(dān)了三門峽壩址勘查，組織負(fù)責(zé)了拉薩第一座水電站從勘察設(shè)計到施工完工的全部地質(zhì)勘察工作，查勘了雅魯藏布江和烏江沿線的水能資源。

60 ～70 年代，他在山東、云南、廣西從事水文地質(zhì)調(diào)查和勘查研究工作，提出了巖溶地下水最基本的特征是含水介質(zhì)不均勻性的概念，起草了有關(guān)規(guī)范規(guī)程，指導(dǎo)了巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)勘查工作；同時，他還在成昆鐵路金沙江以南200 公里的線路上，勘察調(diào)查了幾百個工點，查清地質(zhì)隱患，有力地保證了成昆鐵路順利建成通車。

期間，他根據(jù)多年的研究撰寫的《論巖溶水的不均勻性》論文在國內(nèi)外發(fā)表；主編的專著《巖溶地區(qū)供水水文地質(zhì)工作方法》于1979 年由地質(zhì)出版社出版；起草的《巖溶地區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)普查規(guī)程》已由原國家地質(zhì)總局頒發(fā)試行，為巖溶地區(qū)復(fù)雜的水文地質(zhì)條件下因地制宜抓住關(guān)鍵問題，保證水文地質(zhì)普查勘察工作質(zhì)量等方面發(fā)揮了積極作用。

80 年代中后期，袁道先在桂林典型巖溶峰叢洼地區(qū)建成了一個巖溶水文地質(zhì)試驗場，并先后開展了水動力場、溫度場、化學(xué)場的系統(tǒng)研究，建立了包氣帶巖溶地下水運(yùn)動機(jī)制、調(diào)蓄功能的數(shù)學(xué)模型，為我國南方巖溶地下水資源評價提出新的研究方法，該成果獲地礦部科技成果二等獎。

此外，他系統(tǒng)總結(jié)了我國開放系統(tǒng)、半開放系統(tǒng)和半封閉系統(tǒng)巖溶發(fā)育的地球化學(xué)機(jī)制，并利用巖溶地球化學(xué)場及示蹤技術(shù)驗證了濟(jì)南趵突泉的補(bǔ)給途徑；把環(huán)境科學(xué)、地質(zhì)學(xué)和巖溶學(xué)三大學(xué)科相結(jié)合，提出了巖溶環(huán)境學(xué)的理論，闡明了其特點、類型以及巖溶地區(qū)各種特有的環(huán)境地質(zhì)問題的發(fā)生、發(fā)展、分布規(guī)律和防治對策。

后來，受中國地質(zhì)學(xué)會巖溶專業(yè)委員會委托，袁道先組織我國巖溶學(xué)術(shù)界進(jìn)行了統(tǒng)一巖溶學(xué)術(shù)名詞的工作，對國內(nèi)外巖溶學(xué)方面近20 年來的新認(rèn)識、新發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了系統(tǒng)梳理與概括，主編出版了《巖溶學(xué)詞典》（1988），并在此基礎(chǔ)上完成了國家標(biāo)準(zhǔn)《巖溶地質(zhì)名詞術(shù)語》的編撰。該標(biāo)準(zhǔn)已由國家標(biāo)準(zhǔn)局頒發(fā)執(zhí)行。另外，他還主編出版了《全球巖溶對比》（1998年英文版，荷蘭VSP出版）和《中國巖溶學(xué)》（1991 年英文版，1993 年中文版），從全球角度闡明了中國巖溶的特色及其發(fā)育的地球化學(xué)機(jī)理。后者獲原地礦部科技一等獎。

90 年代，袁道先受國家委派，先后多次參加國際間的學(xué)術(shù)交流與合作，并分別在多期聯(lián)合國教科文組織國際地質(zhì)對比計劃（IGCP）中擔(dān)任重要領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)。期間，他先后出訪了45 個國家，對多個國家的地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行了多次現(xiàn)場調(diào)查和測試，帶回大量巖石標(biāo)本和原始數(shù)據(jù)作進(jìn)一步研究，取得了多項重要發(fā)現(xiàn)。

其中，他通過對全國11 個點及日本1 個點的溶蝕速度定位測試，得出了巖溶發(fā)育與氣候、地質(zhì)條件的定量關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上撰寫了題為《論峰林地形》的論文，對熱帶巖溶地貌的峰林、峰叢兩個亞類的分布規(guī)律和各自的發(fā)育條件發(fā)表了自己新的見解。

站在世界巖溶研究的前沿

“國際地質(zhì)對比計劃”（International Geological Correlation Programme，簡稱：IGCP）是聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）和國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會（IUGS）于1972年共同創(chuàng)立的地質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的國際性學(xué)術(shù)組織，是UNESCO 目前開展的5 大科學(xué)計劃之一，也是IUGS 組織的最成功的科學(xué)計劃之一。

據(jù)袁道先介紹，“IGCP 特別重視地圈、生物圈的相互作用和生物圈、巖石圈、水圈、氣圈的共同演化過程，進(jìn)一步以科學(xué)的新概念和新觀點探索研究影響人類生存條件的事件與作用過程。近40 年來，中國地質(zhì)學(xué)家共參加了百余項IGCP 項目，先后愈千名中國地質(zhì)學(xué)家參加了IGCP 項目，是我國參加國際地質(zhì)科學(xué)計劃持續(xù)時間最長、規(guī)模最大、影響深遠(yuǎn)的國際合作活動。”

如何把地域優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為研究優(yōu)勢，是袁道先院士和他領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊20 年多來一直以來的奮斗目標(biāo)。從1990 年起，他們就開始了與UNESCO 在地球科學(xué)領(lǐng)域的合作，并成為這一研究領(lǐng)域的主要成員。他領(lǐng)導(dǎo)的國際工作組先后連續(xù)提出申請并主持實施了五個國際巖溶對比計劃項目。這五個項目分別是IGCP 299“地質(zhì)、氣候、水文與巖溶形成”（1990—1994）、IGCP 379“巖溶作用與碳循環(huán)”（1995—1999）、IGCP 448“巖溶地質(zhì)及其相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)全球?qū)Ρ取保?000—2004）、IGCP 513 “巖溶含水層與水資源全球研究”（2005—2009）和IGCP 598“環(huán)境變化與巖溶系統(tǒng)可持續(xù)性”（2011—2015）。

國際地質(zhì)對比計劃IGCP 299 項目將巖溶形態(tài)組合與巖溶形成環(huán)境條件建立對應(yīng)關(guān)系，解決異質(zhì)同相、同質(zhì)異相這一令巖溶學(xué)者迷惘的問題，并提出地球系統(tǒng)科學(xué)的巖溶觀，推動了現(xiàn)代巖溶學(xué)的發(fā)展。

IGCP 379 的執(zhí)行，將巖溶學(xué)引入全球變化研究，一方面把巖溶作用與全球碳循環(huán)緊密聯(lián)系在一起，通過對CO2-H2O-CaCO3系統(tǒng)（巖溶動力系統(tǒng)）的定位觀測，發(fā)現(xiàn)了全球最大的碳庫—碳酸鹽巖體在全球碳循環(huán)中仍甚活躍，首次估算了我國和全球因碳酸鹽巖溶蝕回收大氣CO2的量；另一方面，巖溶動力系統(tǒng)對環(huán)境變化十分敏感，巖溶沉積物可以為全球環(huán)境變化研究提供高分辨率的環(huán)境變化信息，并利用洞穴石筍建立了我國南方第一個20 萬年來古氣候變化模式。

IGCP 448 的執(zhí)行，將巖溶地質(zhì)過程與生態(tài)學(xué)聯(lián)系在一起，將現(xiàn)代巖溶學(xué)理論的研究應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。該項目的成功實施，是傳統(tǒng)巖溶地質(zhì)研究向有機(jī)領(lǐng)域延伸，地質(zhì)與生命科學(xué)相結(jié)合的方向發(fā)展，為IGCP 的未來發(fā)展開拓了新的思路。

IGCP 513 的執(zhí)行，系統(tǒng)研究了極端氣候條件下洪澇與干旱災(zāi)害頻繁發(fā)生后巖溶水資源變化趨勢，揭示了變化環(huán)境下巖溶流域水資源響應(yīng)與調(diào)控機(jī)制，增加了國家水資源戰(zhàn)略儲備及應(yīng)對極端氣候能力，促進(jìn)了巖溶動力學(xué)理論的發(fā)展。

IGCP 598 的執(zhí)行，更是通過多學(xué)科交叉研究，專注于不同時間與空間尺度環(huán)境變化與巖溶系統(tǒng)的相互作用，研究地質(zhì)生物過程和人類活動(土地利用、農(nóng)業(yè)活動等)對碳酸鹽巖溶蝕作用的影響；研究巖溶含水層與水資源過程對不同氣象與氣候事件(如極端干旱與洪澇事件)的水文地質(zhì)響應(yīng)；利用巖溶擾動指數(shù)方法研究人類擾動對巖溶環(huán)境的影響，提取記錄在巖溶水體、沉積物、石筍以及文化記載中不同時間尺度環(huán)境變化信息(指標(biāo))，并進(jìn)行量化研究。

袁道先認(rèn)為：“一系列對比計劃項目的相繼開展，成功地把地球系統(tǒng)科學(xué)思想引入現(xiàn)代巖溶學(xué)，既為巖溶學(xué)術(shù)界提供了共同解決最緊迫的巖溶資源環(huán)境問題的機(jī)會，而且形成了一個強(qiáng)有力的國際合作群體，從全球視野來研究巖溶，從而有利于推動國際和國內(nèi)巖溶學(xué)科的發(fā)展。”

讓世界巖溶研究中心落戶中國

進(jìn)入21 世紀(jì)，隨著巖溶科學(xué)研究的深入，世界各國巖溶科學(xué)家普遍認(rèn)為，十分有必要建立一個巖溶方面的國際研究中心，從全球視野來研究巖溶科學(xué)，為當(dāng)前巖溶地區(qū)最緊迫的資源和環(huán)境問題提供解決方案。

全球大約15%的陸地面積是巖溶區(qū)，在全世界40 個國家中都有分布，世界人口的1/6、約10 億人口生活在巖溶地區(qū)。中國是一個巖溶大國，面積達(dá)到344 萬平方千米，約占國土面積的1/3，而且?guī)r溶類型發(fā)育齊全，呈現(xiàn)多種優(yōu)勢，中國巖溶形成了挺拔俊美的地表形態(tài)，多姿多彩的地下溶洞，旅游資源十分豐富，是全球少有的“天然巖溶檔案館”。中國巖溶優(yōu)勢可以歸結(jié)為四大特點：第一我國的碳酸鹽巖古老堅硬，是其挺拔俊美的前提條件；第二我國是東亞季風(fēng)氣候區(qū)，雨熱配套，為巖溶發(fā)育提供了強(qiáng)大的水動力和水化學(xué)環(huán)境；第三，我國地質(zhì)構(gòu)造抬升運(yùn)動強(qiáng)烈，使我國巖溶發(fā)育更加多樣；第四我國西南巖溶區(qū)沒有經(jīng)歷第四紀(jì)大陸冰蓋的刨蝕，多樣的巖溶形態(tài)得以保持并發(fā)育至今。

“世界巖溶研究中心設(shè)在中國，不僅對中國意義非同尋常，而且也會對世界巖溶研究產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，同樣具有開創(chuàng)性的意義！” 袁道先強(qiáng)調(diào)，“我國巖溶地區(qū)的環(huán)境非常脆弱，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，脆弱的巖溶生態(tài)系統(tǒng)與可持續(xù)發(fā)展的矛盾越來越突出，尤其是我國南方巖溶地區(qū)的石漠化問題，已經(jīng)成了全面建設(shè)小康社會、西部大開發(fā)、建設(shè)社會主義新農(nóng)村的難點之一。”

基于此，2003 年11月，時任IGCP448項目主席的袁道先認(rèn)為中國申請將這一研究中心落戶中國的條件已經(jīng)成熟，于是正式向UNESCO 執(zhí)行局提交了在桂林建立國際巖溶研究中心的申請書。

2008 年2月11日，對于袁道先來說，是一個非常特別而又值得紀(jì)念的日子。這一天，中國國土資源部與聯(lián)合國教科文組織在巴黎簽署協(xié)議，正式將世界巖溶研究中心掛牌落戶到中國桂林，落戶到中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所。這是袁道先的光榮，也是中國巖溶研究人的光榮。

“世界巖溶研究中心是我國第一個由聯(lián)合國授權(quán)設(shè)立的地學(xué)研究中心，也是聯(lián)合國設(shè)立的第一個以地質(zhì)為中心的世界研究中心。這是我國地質(zhì)學(xué)界的一件大事啊！”袁道先興奮地說。

然而，為了這一時刻的到來，當(dāng)時已擔(dān)任4 屆世界巖溶項目主席的袁道先卻為之不懈奮斗了近20 年。

當(dāng)記者問及其中的曲折經(jīng)歷時，袁道先卻對此輕描淡寫：“幾個IGCP 對比計劃做下來后，我們的研究水平得到了業(yè)界的認(rèn)可，再加上桂林得天獨厚的喀斯特地貌，理應(yīng)成為世界巖溶學(xué)立典之地，落戶桂林也應(yīng)該是水到渠成的事啊。”但他承認(rèn)，在計劃實施之初，部分國際知名專家對由中國來實施并不十分贊同，表示出了些許的懷疑。

為了獲得國外同行的認(rèn)可，袁道先帶著來自世界各地的幾十位巖溶專家，在中國進(jìn)行了行程達(dá)6000 多公里的實地考察。一路上袁道先現(xiàn)身說法，專家們無不為他的學(xué)術(shù)思想所折服。

袁道先院士（左二）在西藏考察冰川

巖溶世界洞洞相連、環(huán)環(huán)相扣，神秘莫測，使他樂此不疲。隨著世界巖溶中心在中國桂林的成立，中國巖溶開始走向了世界。

中心成立后，每年12月，都會有來自世界各國的頂級專家學(xué)者們齊聚桂林，在那里講學(xué)、培訓(xùn)。從以往只能前往他國學(xué)習(xí)到舉辦世界巖溶研究交流平臺，其中的艱辛與歡愉，袁道先難以一一道來。但他對桂林的感激之情和喜愛之意卻溢于言表：“就像穆斯林要去麥加城朝拜一樣，巖溶研究人朝拜的地方就是我們中國的桂林！”

“世界巖溶研究中心的建立，為全世界的巖溶研究搭建了一個很好的平臺。”袁院士表示，“目前，在國土資源部的領(lǐng)導(dǎo)和支持下，世界巖溶研究中心按聯(lián)合國教科文組織的要求，啟用了新的管理模式，聯(lián)合了眾多中外科學(xué)家，致力于為世界各地巖溶地區(qū)出現(xiàn)的資源和環(huán)境問題尋找新的解決途徑。”

袁道先接著告訴記者：“同時，世界巖溶中心將組織國際同行開展巖溶前沿科學(xué)問題的合作研究，基于最新的巖溶研究成果培養(yǎng)與訓(xùn)練研究生、工程師與科學(xué)家，建立世界巖溶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并通過全球網(wǎng)絡(luò)選派巖溶專家，為全球巖溶生態(tài)環(huán)境問題嚴(yán)重的地區(qū)，特別是欠發(fā)達(dá)地區(qū)提供科學(xué)技術(shù)咨詢。希望這個中心將來能為‘21 世紀(jì)議程’的實施，特別是為遍布世界的巖溶地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。”