“地質年代學”課程開設現狀及體系建設

常健 邱楠生 朱傳慶

[摘 要] “地質年代學”課程是地質學專業教學的重要課程，其知識體系是培養創新性人才的必要組成部分。在闡述地質年代學技術在石油院校開設必要性的基礎上，調研了國內外知名大學“地質年代學”課程開設情況，發現以沉積盆地和油氣勘探研究作為對象的“地質年代學”課程知識體系還沒有。考慮到石油院校專業特色和人才培養目標，建立了“地質年代學”課程知識體系，并探索性地提出了理論授課+實驗教學+軟件培訓“三位一體”教學模式，將有力地推動學科發展、人才培養和教學質量。

[關鍵詞] 地質年代學;課程體系;石油院校;教學模式;知識體系

[基金項目] 2020年度中國石油大學（北京）校級教學改革項目地質學專業“地質年代學與熱年代學”課程建設（XM10720200114）;2020年度中國石油大學（北京）校級教學改革項目地質學專業“高精度地質年代學”課程建設（yjs2020023）

[作者簡介] 常 健（1982—），男，河北衡水人，博士，中國石油大學（北京）地球科學學院副教授，主要從事低溫熱年代學、沉積盆地熱歷史及油氣成藏研究;邱楠生（1968—），男，福建連城人，博士，中國石油大學（北京）地球科學學院教授，主要從事沉積盆地構造-熱演化和溫壓演化研究;朱傳慶（1981—），男，山東曲阜人，博士，中國石油大學（北京）地球科學學院副教授，主要從事沉積盆地地溫場和地熱能勘探研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）31-0021-04? ?[收稿日期] 2021-04-27

為適應21世紀地球科學的發展和滿足國家對地質學人才的需求，目前國內大部分石油院校（中國石油大學〔北京〕、中國石油大學〔華東〕、西安石油大學、西南石油大學等）已開設了地質學本科專業。該專業旨在培養本科生掌握基礎地質理論，熟悉地質研究技術、實驗方法及分析技能，能夠運用相關的地質學理論和實驗手段解決地質、人文地理、工程建設等領域的科學問題。每個學科建設總會經歷一個從定性—半定量—定量的發展歷程。地質學專業早期設置的大部分基礎專業課程，往往都是以定性—半定量的理論知識闡述地質問題。隨著定量分析手段和實驗技術的發展，定量化地質分析技術和手段在人才培養中越來越被重視。美國基金委地學部2030規劃中將地質年代學作為六大重點扶持和培育方向之一，強調了地質年代學技術在解決地學領域關鍵科學問題領域具有重要的支撐作用[1]。我國國家自然科學基金委地球科學部在“十三五”和“十四五”規劃中將微量、微區、高精度實驗分析技術（包括地質年代學）作為優先發展方向，體現了高精度地質年代學技術在地質理論、資源勘探等研究領域的重要性。另外，國家自然科學基金委于2020年學科優化布局中將地質年代學調整為一個研究方向[2]，體現了該學科未來發展的重要性。盡管地質年代學知識在地球科學研究中至關重要，但國內高校關于它的課程還很少，目前僅浙江大學、長安大學開設了專門的選修課。中國地質大學（北京）、西北大學等傳統地質類院校僅將地質年代學知識放在“地球化學”相關課程中進行講解，無論是知識面廣度，還是實驗操作及數據處理等方面，都與國外存在較大差異。而石油院校地質學專業還沒有與地質年代學知識相關的課程建設。余際從等提出我國未來應建立以創新能力為核心的地質人才培養體系[3]，這就離不開地質年代學技術的支撐。本文在闡述地質年代學知識在沉積盆地的應用領域與課程開設現狀調研的基礎上，結合石油院校自身的人才培養特點，構建了“地質年代學”課程的教學內容、知識框架和教學模式，有利于“地質年代學”課程的快速發展與人才培養。

一、“地質年代學”課程在石油院校開設的必要性

相對于傳統地質類院校，石油院校地質學專業培養的學生主要還是從事與含油氣盆地相關的研究，所學課程主要包括“沉積學”“構造地質學”“石油地質學”與“油氣地球化學”等，目前這些課程在闡述沉積機理和構造演化過程時，僅能從定性—半定量的角度闡述地質科學問題。比如，傳統的物源分析依托于對砂巖的礦物組成和含量分析，而構造演化分析則依托于地震資料的反演等。然而，精確地揭示這些地質要素形成時代（時間）則需要依托于地質年代學方法（注：本文中地質年代學術語涵蓋熱年代學部分）。對于沉積巖，碎屑鋯石U-Pb年齡不僅可以確定物源區，而且可依托最年輕鋯石U-Pb年齡限定沉積地層時代;新興的方解石U-Pb定年可測定不同期次碳酸鹽巖的形成年齡;自生伊利石K-Ar定年和瀝青Re-Os定年可直接測定油氣成藏的絕對地質年齡;裂變徑跡和（U-Th）/He年齡對于沉積盆地未重置樣品（淺部樣品）可開展物源分析，而對于已重置樣品（深部樣品）可進行構造-熱歷史恢復研究，既可以確定構造隆升（冷卻）事件發生的具體時間，又能揭示研究層位曾經歷的古溫度史，對烴源巖成熟演化和油氣成藏具有重要的科學意義。隨著基礎地質理論和科研設備的發展，地質年代學方法在沉積盆地和油氣勘探領域的應用會越來越廣，研究也會越來越深。然而，石油院校關于地質年代學知識的課程還很少，無法滿足科研和社會需求。

學術論文統計結果從一定程度上可以反映出某一學科的發展動向。筆者統計了SCI核心合集數據庫收錄的近20年（2001—2020年）關于地質年代學、熱年代學及具體某一種定年方法的論文發表情況，總體呈上升趨勢，反映了該研究領域良好的發展前景。以地質年代學（Geochronology）和鋯石U-Pb作為主題搜集的論文數量遠遠高于以熱年代學及其他定年方法為主題的論文量。需要指出的是，自2009年之后，以鋯石U-Pb為主題的論文數量超過地質年代學論文量，表明部分學者在撰寫論文過程中更注重強調鋯石U-Pb方法的重要性。以自生伊利石K-Ar、裂變徑跡、（U-Th）/He為主題的論文數量自2001年以來增長較慢，這應當歸咎于兩個原因：一是這三種方法在造山帶研究領域具有局限性，僅適用于近地表冷卻事件或斷層活動研究;二是在沉積盆地方面的應用還未得到重視。相對于這三種方法，以方解石U-Pb為主題的論文數量則增長趨勢明顯，表明研究人員越來越重視沉積盆地碳酸鹽巖成巖時間的研究。而對于瀝青Re-Os這種新興定年方法，盡管論文總量還很少，但自2010年以來總體呈增長趨勢，這表明隨著該方法理論體系的不斷完善，其在沉積盆地的應用前景會越來越廣闊。