海洋地質與第四紀地質的結合

汪品先

同濟大學海洋與地球科學學院，上海 200092

海洋地質和第四紀地質兩個學科，在地球科學界都屬于“顯學”范疇，世界上有不少膾炙人口的期刊，然而將兩者合而為一的期刊，似乎只我中國獨有，因此《海洋地質與第四紀地質》創刊40周年，特別值得慶祝。這可能和歷史有關：中國的海洋地質，很大程度上起始于第四紀地質；而中國第四紀地質的蓬勃發展，也受到了海洋地質的推動。《海洋地質與第四紀地質》幾乎是改革開放的同齡人，先從“海洋地質研究”入手再向“第四紀地質”拓展，恰好反映了學科發展的經過。

第四紀研究，可以說是中國海洋地質起步的領域。要問中國最早的海洋地質學家，應當說非臺灣大學的馬廷英先生（1899—1979年）莫屬。他從研究珊瑚礁入手，進而探索第四紀環境演變，僅于1940—1942年間就接連發表了“ 地質時代以降亞洲地理環境的變遷與中國黃土平原的形成”、“亞洲第四紀中葉氣候變遷與冰川的原因”和“閩海岸線變異與亞洲第四紀冰川之關系”等文章，從跨越海陸的大視角出發研究第四紀。

在中國大陸，1960年就在長春地質學院設立海洋地質專業，1964年又在南京建設海洋地質研究所的，是地礦系統的業治錚院士（1918—2003年）。他也是從第四紀入手研究海洋，到80年代還在和何起祥教授等一起，探索南海島礁的第四紀地質與碳酸鹽地層[1]。中國科學院的秦蘊珊院士（1933—2015年），是我國從海洋沉積宏觀角度研究第四紀地質的先驅者，早在1963年就發表了“中國陸棚海的地形及沉積類型的初步研究”[2]，為我國海洋沉積學首開先河。后來在多部專著中，他繼續與合作者一起根據沉積分析的結果，討論了不同海區的第四紀地層和環境演變。

隨著改革開放，中國的地質科學走向世界，其中起著引領作用的是黃土研究，由劉東生院士帶領的黃土專家們率先為中國贏得了國際聲譽。然而國際學術界之所以著眼于中國黃土，來源于1970年前后深海第四紀研究的突破，因為深海沉積證實了第四紀冰期旋回受地球軌道驅動，從而確立了氣候變化的米蘭科維奇理論，而黃土-古土壤序列，正是軌道周期在陸地上最為直觀的見證。

這樣以黃土為媒介，中國的第四紀研究很快就和深海研究聯系起來。1985年中國科學家提出我國爭取加入國際大洋鉆探，專家組的組長就是劉東生先生[3]。回顧起來，海洋、尤其是深海研究，拓寬了中國第四紀科學的視野，《海洋地質與第四紀地質》創刊伊始就刊載了第四紀大洋沉積分析的結果[4]，絕非偶然。當時的新興學科古海洋學，起點正是深海沉積的第四紀地質研究。中國的古海洋學研究從南海入手迅速發展，1999年實現我國海區的首次國際大洋鉆探，2007年國際第9屆古海洋學大會在上海舉行，標志著這門新學科在中國發展的成功。不久前，我國回顧參加國際大洋鉆探20年的成就，其中很突出的便是第四紀地質和深海地質相結合所產生的科學碩果[5]。

展望未來，世界地球科學在世紀之交發生轉型，其任務從資源勘探向宜居環境的維護拓展；同時，我國的地球科學也正在從發展中國家的原料輸出向深加工轉型，兩者都指向地球系統科學的新方向[6]。海洋地質和第四紀地質的接口，恰好是地球科學新方向的亮點所在。地球系統科學的中心就是地球圈層的相互作用，研究的特點就在于不同時空尺度的交叉，而海洋地質和第四紀地質的結合，在時間上是現代過程研究與深時地質的交界，空間上是大陸和大洋的連接，體現了地球系統內的珠聯璧合。

然而與40年前相比，今天的研究條件已經大不相同。中國第四紀地質的研究對象，已經囊括從石筍、冰芯到深水珊瑚的全套材料；中國的海洋地質，已經有深鉆、深潛、深網 的“三深”手段支撐，運用大洋鉆探、深潛技術和海底觀測系統進行科學探索。我們的實驗設備可以進行各種分析，與40年前不可同日而語。同時，我國豐富多樣的地質環境，也為科學創新提供了良好的客觀條件，比如華南洞穴碳酸鹽的氧同位素測量，已經刷新了晚第四紀中—低緯區氣候旋回的國際記錄。

發展的關鍵在于學術思想。近年來，海洋地質和第四紀地質的連接口，已經成為我國地球科學思想活躍的風口浪尖。針對當前全球變暖和碳中和的需求，正在涌現出一系列挑戰傳統認識的新觀點。在水循環的研究中，提出了全球季風、氣候系統低緯驅動和南北半球相互作用的認識；在碳循環方面，提出了微生物碳泵和跨冰期的偏心率長周期碳循環新認識。有些新觀點盡管今天還不過是星星之火，很可能明天將能燃成燎原之勢。

撫今追昔，感慨萬千。回顧20世紀80年代南海古海洋學的起步，是向美國拉蒙特研究所要來沉積樣品，在英國劍橋大學實驗室分析同位素，方才首次得出了13萬年來南海的古溫度記錄[7]。90年代，是借助德國“太陽號”船實現了南海第一個古海洋學航次，方才引來了南海大洋鉆探ODP184航次探索東亞季風演變。當初只能依靠歐美的技術手段，今天中國即將全部到位。如今是“萬事俱備，只欠東風”，這東風就是學術思想和科研組織。當代中國的海洋地質和第四紀地質學術界，如果能夠齊心協力、同舟共濟，利用中國優越的地質條件和科研環境，走科學和技術相結合的道路，將已經呈現的學術突破口抓住不放，定能擺脫當科學“外包工”的局面，創立中國學派，問鼎國際前沿。預祝《海洋地質和第四紀地質》在這場新的征程中再立新功！