引言 

习近平总书记在2016年全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会明确指出“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。李克强总理最近多次批示“推动开展地球深部探测研究”，“可以列为重大专项”，“两个方面，一是地下资源能源问题，二是城市地下基础情况问题。”《“十三五”国家科技创新规划》对地球深部（深地）探测研究也有明确的表述。这表明党和国家对地球深部探测研究高度重视，并指明了方向。

2012年10月~2014年3月，在科技部原部长徐冠华和科技部基础司的倡导和支持下，以“地球深部过程与成矿作用”为主题的调查研究开始进行。这项研究耗时一年半，参与人员达150余人，含院士8人、教授和研究员30人。为保证调研工作的顺利开展，成立了专家组，组长为莫宣学院士，副组长为马福臣研究员、赵振华研究员，成员包括李曙光院士、金振民院士、张国伟院士、朱日祥院士、华仁民教授、邓晋福教授。秘书为朱弟成、杨立强、王银宏教授。研究完成并提交了《地球深部过程与成矿作用》战略调研总报告及5份分报告（造山带、克拉通、花岗岩省、地幔柱、实验）。在此基础上，于2014年3月召开了以“地球深部过程与成矿作用”为主题的483次香山会议，由孙鸿烈院士、翟裕生院士、滕吉文院士、莫宣学院士、马福臣研究员担任执行主席，来自各方面的40多位专家参加了会议。会后发表了会议简报，向国家有关主管部门提出尽快对“地球深部过程和成矿作用”立项，并列入优先资助领域，给予长时间、大强度的支持。2015年4月瞄准国科发资〔2015〕52号文件中第7个重点方向（面向国家战略需求的基础研究）中的“深地”战略性研究，提出“地球深部过程与成矿作用”的立项建议。

本文仅对地球深部探测研究与地下资源的关系作一些探讨。

 

莫宣学院士简介：莫宣学，岩石学家，中国地质大学（北京）教授，中国科学院院士，1938年12月出生，1960年毕业于北京地质学院。1981年~1983年美国伯克利加利福尼亚大学及劳伦斯伯克利国家实验室访问学者。曾任中国地质大学（北京）副校长、中国地质大学研究生院院长、国家自然科学基金委员会第六、七、十、十一届学科评审专家组成员、第30届国际地质大会学术委员会副主席、经济地质学会（Society of Economic Geologists）Fellow及负责亚洲区域的副主席。现任《 地质学报》主编及《Geoscience Frontiers》主编。曾获国家科技进步奖一等奖。

莫宣学首次提出任意压力下岩浆氧逸度计算公式及含Fe2O3硅酸盐熔体密度预测模型，为建立岩浆演化综合热力学理论模型发挥了关键作用。他几十年长期研究青藏高原构造-岩浆作用，在揭示印度-亚洲大陆碰撞时间、青藏高原巨厚陆壳成因与增厚机制、深部壳幔物质运移等方面，取得了系统成果。他长期坚持“岩浆-构造-成矿”方向，研究青藏高原及金沙江-澜沧江-怒江成矿带的成矿规律与具体找矿方向，为开拓西南“三江”和西藏冈底斯国家级矿产资源新基地做出了贡献。

“地球深部过程与成矿作用”研究的必要性与紧迫性 

确保矿产资源供应是实现我国“两个一百年”发展目标不可缺少的关键要素。目前，我国经济发展进入新常态，对矿产资源的需求总量保持高位态势。据统计，2013年我国21种矿产消费量居世界首位，占全球消费总量的1/3。未来10年~15年，我国矿产资源刚性需求仍将持续，大宗金属矿产需求峰值将陆续来临，对外依存度将大幅攀升，严重超越国家资源安全警戒线。如果未来10年探明资源储量不能大幅度增加，几乎所有的大宗金属矿产将面临消耗殆尽的危险局面，形势危急，前景堪忧。立足国内，开辟新的找矿空间和深度，寻找找矿战略新区，实现找矿重大突破，提高资源保障程度，已成为我国一项紧迫、艰巨而又长期的重大战略任务。

为了完成这项重大战略任务，必须揭示中国地质结构和演化的复杂性与特殊性，及其导致的中国成矿作用的复杂性和特殊性。中国地处世界三大构造域的复合部位，经历众多离散陆块多期聚合拼贴过程，在中生代、新生代遭受改造与活化，岩石圈结构异常复杂、不同深部过程多期叠加复合，导致成矿金属选择性地巨量堆积，形成金属成矿省和巨型成矿带，造成我国矿种繁多、类型多样，多源复成、破坏再生的禀赋。

科学家们认识到，虽然资源、环境、灾害问题主要表现在地球的浅表层，然而其推动力却来源于地球深部，地球深部过程控制了浅部运动与变化。例如，青藏高原是地球上最高、最大的高原，蕴含着丰富的自然资源，又对亚洲乃至全球的气候、生态、环境有重大的影响。然而，造成这一切的根本原因却是印度－欧亚碰撞以来青藏高原壳幔各圈层物质和能量的调整和再分配，即印度－欧亚大陆碰撞所引起的青藏高原下面地球各圈层内部及圈层之间（重点是中下地壳、岩石圈地幔、软流圈地幔）的物质与能量的调整和再平衡。正是这个物质与能量的调整和再平衡过程，从根本上控制着青藏高原的隆升、形成演化和资源环境效应。由此可见，只有阐明了地球深部过程，即地球内部的物质组成、性质、运动演化过程及动力学，才能抓住资源环境问题的关键。

同样，矿产资源虽然主要就位于地球的浅表层，但其驱动力也来源于地球深部。地球深部过程是大规模成矿作用的“发动机”（提供能量和动力）、“供应源”（提供金属和流体）和“开拓者”（提供矿质输运通道和汇聚空间）。在不同动力学体系作用下，地球深部过程（包括地球深部发生的物质-能量交换以及成矿物质活化、调整和再分配）促使深部含矿岩浆和地壳流体运移、聚集，卸载，在地壳的适宜部位形成巨型成矿带和大型-超大型矿床。因此，要从根本上回答我国矿产的分布格局与资源潜力，从深层次上揭示区域成矿规律和金属巨量堆积过程，开辟新的找矿空间和深度，预测找矿战略新区，就必须深入理解地球深部过程，深刻揭示地球深部物质、结构和层圈相互作用，特别是深部物质-能量交换-传输的地球动力学过程，创建全新的成矿理论体系。

地球深部过程是指地球内部（从地壳到地核）壳－幔物质与能量交换、物质运动行为、轨迹及其动力学响应。地球深部过程与成矿，是指在不同力系作用下，深部物质重新分异、调整，并在特定壳－幔结构空间驱动含矿热液流体运移、富集并在地壳介质的适宜部位，特别是在深部空间（500米~3000米）形成大型、超大型矿床或矿集区的作用过程。主要包括岩石圈尺度（背景场）、Moho界面（壳－幔物质与能量交换的界面）、小于5千米 的“透明”上地壳（理解导矿控矿构造与层序和矿化分带）、500米~3000米深度（本世纪固体矿产勘查开发的主要深度）。地球深部过程及其对成山、成盆、成岩、成矿（包括能源）、成灾的制约和影响，是本世纪地球科学深化认识地球本体的核心科学问题。迄今，我国对矿产资源的利用和勘查工作主要还在500米以上的地球浅部，对地球深部的成矿规律了解得很不够。然而，如果只懂浅部不懂深部，不研究地球深部过程对矿产形成和保存的控制，就不能回答诸如我国急需矿种的成矿潜力究竟如何，在哪里能够找到大型－超大型矿床这样的重大资源战略问题，不能从根本上解决国家的矿产资源保障。

关键科学问题 

根据中国大陆所具备的独特地质条件，针对国内外研究现状和存在问题，提出下述三大关键科学问题：

（一）深部物质组成、结构的不均一性和演变及差异成矿作用

地球深部物质组成和结构的不均一性及深部壳幔作用过程，从根本上控制着矿产的区域性分布、区域优势矿种和成矿潜力的差异，也从根本上控制着矿产资源的形成。但迄今仍然不很清楚中国大陆重要成矿区带的深部结构、物质组成以及深部物质结构的不均一性与成矿元素离散与聚集的关系。因此，需要精细解剖中国大陆重要成矿区带不同尺度（从表层到壳幔过渡带）岩石圈的组成、结构与时空变化特点，深入研究岩浆作用的成因，有效识别幔源物质、壳源物质的贡献，将岩浆作用与成矿作用紧密地联系起来，围绕大矿、富矿形成的源、运、储，开展深入研究，查明成矿物质超常堆积的控制因素（如壳幔不均一性、岩石圈类型与厚度、地壳类型与厚度、软流圈的上隆及侧向运动、壳内和幔内或壳/幔相互作用的程度和方式）和差异成矿的根本原因。

（二）深部流体过程与物质能量交换

成矿作用与岩浆过程、岩浆－热液过程或热液过程引起的物质和能量交换密切相关，矿床的形成（成矿物质来源、成矿物质迁移和成矿元素的沉淀）离不开成矿流体，可以说没有成矿流体就没有矿床。深部巨量熔/流体在岩石圈内部的系统循环是金属元素活化、迁移的必要条件，也是大型超大型矿床形成的诱因。但迄今对岩浆和热液体系氧逸度变化的控制因素及其对成矿作用的影响、对金属元素在深部熔/流体中迁移、演化与富集机理的认识还存在很大争议。因此，还需要采用多学科交叉结合的手段，充分考虑流体作用对软流圈地幔的改造和对成矿岩浆的贡献，查明流体的来源、迁移和聚集过程，查明金属元素富集机理和物质能量交换过程。

（三）成矿系统的深部过程驱动机制

深部过程应包括构造过程、岩浆过程、流体过程、热化学过程和地球物理过程。如前所述，地球深部过程控制着浅部构造运动与矿产资源的形成和保存，查明地球深部的物质组成、结构和性质，阐明地球深部过程（物质运移－聚集规律、运动－演化过程和动力学机制），是正确理解地球浅表层矿产资源形成、变化与保存等问题的关键。但迄今为止，对岩石圈及壳－幔圈层物质和能量交换的深部动力学过程仍然还停留在概念层次上，对金属元素超常堆积的控制因素和深部驱动机制也缺乏很好约束。因此，需要更新现有的技术和方法，补充新的分析手段（如铁、铜、镁和钙等非传统同位素示踪手段），重视高温高压实验研究，加强同位素示踪和数值模拟，通过地质学、地球化学和地球物理学的综合探测研究，利用合适的地质学和岩石学概念模型、边界条件和物性参数，探讨不同构造体制下的壳幔物质交换、矿源供给、流体迁移、成矿元素堆积和矿床定位等一系列不同层次深部过程的驱动机制，阐明由深部地质过程引发的构造－岩浆－流体－化学作用与元素富集成矿机理。

长远目标与近期目标 

应当紧紧围绕上述三个关键科学问题开展“地球深部过程与成矿作用”研究，努力达到建立地球深部过程与成矿作用相统一的理论的长期目标，提高矿产资源保障工作的预见性与目的性。

“地球深部过程与成矿作用”研究的近期目标是：揭示造山带、克拉通、大花岗岩省、地幔柱的深部物质组成、结构、演变及与成矿作用的内在联系，开展相应的实验模拟和方法研究，解剖代表性大型矿集区，查明其深部流体作用与物质能量交换，成矿作用的深部驱动机制，控制大规模成矿的主要因素，提升大型矿床预测效率。在时间上，以中－新生代为重点，兼顾晚古生代；圈层上，以地壳－上地幔为重点，适当探索核幔边界。□

（标题为编者所加） 

近日，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所（以下简称“物化探所”）能源与深地探测研究团队针对喜马拉雅造山带中部地区壳内结构和物质状态取得新认识。该成果以“Magnetotelluric Imaging of the Central Himalayan Crust Away From Rift Zones”为题发表于国际SCI期刊《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》。

57个百万年以来，印度与欧亚大陆持续碰撞形成了雄伟的喜马拉雅造山带。研究喜马拉雅造山带的壳内结构和物质状态对认识大陆碰撞挤压形变机制具有重要的科学意义。然而，目前对喜马拉雅造山带的地壳结构和物质状态特征还存在逆冲模式、韧性通道流模式等不同的认识。

研究团队利用喜马拉雅造山带中部远离南北向裂谷带的区域采集了新的大地电磁测深数据，结合已有数据通过三维反演首次获取了穿过整个喜马拉雅造山带的电性结构模型（图1）。研究结果显示，喜马拉雅造山带中部冈底斯成矿带的中下地壳并不存在大范围部分熔融物质，北喜马拉雅的壳内物质没有呈现管道流的状态，推断或以逆冲叠置的方式向南迁移，或部分熔融之后发生了冷凝。主喜马拉雅逆冲断层斜坡对中上地壳物质的形变和抬升作用不可忽视，沿着该斜坡的逆冲叠置过程使壳内物质向上部转移，加厚了喜马拉雅地壳，并有助于北喜马拉雅片麻岩穹窿的形成，浅部构造响应与深部地壳俯冲形态之间存在较强耦合关系。

该研究受地质调查项目和国家自然科学基金项目联合资助。

图1. 穿过喜马拉雅造山带中部的电性结构模型（LMF: 罗巴堆-米拉山断裂, DF: 达纳普断裂, GT: 冈底斯逆冲断裂, YZS:雅鲁藏布江缝合带, STDS:藏南拆离系, MCT:主中央逆冲断裂, MBT:主边界断裂; MHT: 主喜马拉雅逆断裂）

自然资源部的组建主要是为统一行使全民所有自然资源资产所有者职责，统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责，着力解决自然资源所有者不到位、空间规划重叠等问题，实现山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理。这里的“统一”、“整体”、“系统”、“综合”都源于自然资源的综合观，与此相关的另一个重要视角是动态观。因此，自然资源统一管理需要对自然资源的综合观和动态观有一个全面的认识。

自然资源的内涵与分类

1. 概念及其含义

自然资源包括地球表面积（空间）、土壤肥力、地壳矿藏、水、野生动植物等。

自然资源的范畴随着人类社会和科学技术的发展而不断变化。人类对自然资源的认识，以及自然资源开发利用的范围、规模、种类、数量和深度，都在不断发展，现在把环境质量和生态服务也视为自然资源，而且人们对自然资源已不再是一味开发利用，而是发展出保护、治理、抚育、更新等观念。

自然资源与生态环境是两个不尽相同的概念，但具体对象和范围又是同一客体。因此有人把自然资源和生态环境比喻为一个硬币的两面，自然资源是人类社会从生态环境中获取的初始投入。同时，自然资源不仅是一个自然科学概念，也是一个人文社会科学概念。

2. 自然资源的分类

自然资源可划分为“可更新”与“不可更新”两大类。可更新资源是在人类时间尺度上可天然再生的有用物品。“可更新”是一个相对而不是绝对的概念，取决于人类认识和利用，某些“可更新”资源在一定时间周期和空间单元上可能被看作“不可更新”资源。可更新资源可分为两个亚类：一类为恒定性，太阳能、风能、光能、大气等，这些资源基本上是恒定的，不受人类利用的影响；一类为是临界性，如土地、森林、动物、水质等资源。临界性资源，若其利用强度不超过可更新能力，能保持自然再生；如果加以管理以人为地增加流量，还能维持较高的利用水平。不可更新资源，又称储存性资源，储存在地壳当中而且不可再生。这两类资源的划分相对的。

自然资源的综合观

1. 生态系统的整体性

生态系统是由各种生态因子组成的一个整体，包括生物因子和非生物因子两大类。前者包括植物、动物、微生物，尤其是人类活动（狩猎、放牧、垦殖、灌溉、采伐、采矿、建设、污染等）。后者包括诸如气候（日照、温度、湿度、降水、风等），地质（地质构造、岩石、矿物），地形（地貌形态、高度、坡度、坡向），土壤（基质、质地、养分、水分、团粒结构、肥力）、水（水量、水质）等因子。

生态系统内各生态因子之间相互影响，相互作用，相互依存，相互制约，其中一种因子的改变必然会引起其他一系列因子的改变。这种关系不仅存在于各非生物因子之间和各生物因子之间，也存在于生物因子与非生物因子之间。不仅环境作用于生物和人类，生物和人类也反过来影响环境。

2. 生态系统服务与人类福祉的关联性

生态系统服务是生态系统在自然资源生态过程中形成和维持的、人类生存和发展必不可少的环境条件与效用，是人类直接或间接从生态系统中获得的所有效益。生态系统给人类提供各种服务，包括供给服务、调节服务、文化服务以及支持服务。

3. 自然资源利用的综合性

各种自然资源的利用相互联系、相互制约，构成一个整体系统。例如，开发利用土地资源离不开利用水资源，开采和冶炼金属矿需要配合利用能源。更重要的是，开发利用一种自然资源会造成一系列生态环境影响。即使是不可更新资源，其存在也总是和周围的条件有关；特别是当它作为一种资源为人类所利用时，必然会影响周围的环境。如开采矿石使土地废弃，排出废物和消耗能源也不可避免地给环境带来影响。

此外，各地区之间的自然资源利用也相互影响。

由此可见，自然资源的整体性主要是通过人与资源系统的相互关联表现出来的。人类通过一定的经济技术措施开发利用自然资源，在这一过程中又影响生态环境，人与自然资源之间构成相互关联的一个大系统。

 

 

图1 经济增长主导因素在不同经济社会发展阶段的演变

4. 自然资源管理的统一性

自然资源的综合性和整体性决定了自然资源管理必须是统一的。将国土资源部的职责，国家发展和改革委员会的组织编制主体功能区规划职责，住房和城乡建设部的城乡规划管理职责，水利部的水资源调查和确权登记管理职责，农业部的草原资源调查和确权登记管理职责，国家林业局的森林、湿地等资源调查和确权登记管理职责，国家海洋局的职责，国家测绘地理信息局的职责整合起来，将土地、矿产、湖泊、河流、湿地、森林、草原、海洋统统划到自然资源部之下进行综合管理。

自然资源的动态观

1. 自然资源的动态属性

资源概念、资源利用的广度和深度都在历史进程中不断演变。一般说系统的结构越复杂，其对外界的干扰也具有较大的抵抗能力，而组成和结构比较简单的生态系统，对外界环境变化的抵抗能力则比较差。

在“人类-资源生态系统”中，人类已成为十分活跃、十分重要的动因，系统的变动性更加明显。正的方面如资源的改良增值，人与资源关系的良性循环；负的方面如资源退化耗竭。人类应当努力了解各种资源生态系统的变动性和抵抗外界干扰的能力，预测人类-资源生态系统的变化，使之向有利于人类的方向发展。

2. 资源价值随人类需要和能力的发展而变化

自然资源本质上是自然环境和人类社会相互作用的一种价值判断与评价，是以人类利用为标准的。人类的能力和需要创造了资源的价值。虽然地球的总自然秉赋本质上是固定的，但资源却是动态的，没有已知的或固定的极限。迄今的资源利用史就是不断发现的历史，对基本自然资源的定义在不断拓展。

历史上的技术革新，从原先无价值或未利用的自然物质中突然创造出各种资源。自然界中生态环境质量资源的价值虽然不直接伴随技术和经济条件而变化，但响应于人类价值、需求和生活方式的变化，而不断产生新的意义。随着人们越来越相对富足，他们才有能力将注意力转向非物质的生态环境价值。

3. 主导自然资源的演进

人类社会发展过程中，人口不断增多，生活水平不断提高，对自然资源的需求不断增加。同时，随着人类认识能力尤其是科学技术不断进步，自然资源的概念不断演进，对自然资源的开发利用，在种类、数量、规模、范围上都不断扩展。

主导自然资源随社会发展不断演变。20世纪50年代以前，石油都采自陆地；现在人类已在海洋开采石油。其他资源的开采范围也在向海洋扩展，未来的人类很可能会到月球、火星上去开采资源。“洪水猛兽”曾被看作灾难，但当人类有能力驾驭它们以后，也可以变为资源。

工业化以来，人类社会的资源结构、经济活动及其对生态环境的影响在不断发生变化。前工业化时期，主要开发利用普遍存在的天然资源（可称第一资源）。而附加了人类投入的自然资源（可称第二资源）如矿产品、农副产品等，在进入工业化初期时开始显现其重要性，在工业化中期更占主导。工业化后期，包括第一资源和第二资源在内的物质性资源地位逐渐下降，而智力、生态环境等非物质性资源地位逐渐上升，乃至占据主导地位。

4. 资源承载能力的动态性

承载能力最初是指一定范围内的生境（或土地）可持续供养的最大种群（或人口）数量。“可持续”意味着资源利用应限制在一定水平上，从而不使环境发生显著变化，而使资源生产力得以长期维持。

资源承载能力受投入水平、技术进步等因素的影响，是动态变化的。生态系统处于不断的演替过程中，这种演替受多种生态因子影响。按其作用可归为两类因子：利导因子和限制因子。整个系统就是在这种组合“S”型的交替增长中不断阶梯式地演进和发展，不断打破旧的平衡，出现新的平衡。

5. 自然资源在社会经济发展中作用的变化

人类社会的发展先后经历了狩猎-采集文明时代、农业文明时代、工业文明时代，社会的经济总量在不断增长。进入工业文明时代以后，人类社会生产力水平大幅提高，人类利用资源、改造自然的能力大大增强。在工业文明初期，资本以其稀缺的特性和在经济发展中可以带来规模效益而成为该时期的主导发展要素。在工业文明中期，技术的优势逐渐显现出来，技术成为该时期主导发展要素。到了工业文明后期，随着计算机等各种通信设备的不断完善，信息逐渐在经济发展中上升为主导发展要素。由于工业文明时期人类社会的发展观基本上偏重于经济增长，导致人与自然矛盾日渐突出。人们在经济增长的同时，注意到与资源、环境和谐的必要性，人类社会的发展将不可避免地进人一个新的文明时代，即生态文明时代。以资源、环境相和谐为主要特征的“生态化”将在未来的经济发展中居于主导发展要素的地位(如图1)。

这一演替规律表明，劳动、自然资源、资本、技术、信息以及未来的生态化先后成为人类社会经济发展的主导发展要素，在人类社会的经济增长中发挥重要作用。虽然主导发展要素不断更迭，但是这并不意味着先前的主导发展要素不再发挥作用；只是先前的主导发展要素不再居于主导地位，但依然起到重要作用，且其形式也随着经济的发展不断适应变化。对于一个当前处于工业化初期的区域来说，其经济的跨越式发展必须同时兼顾劳动力、资本、技术、信息、生态等多个主导要素的更替。

回顾各生产要素在不同经济社会发展阶段中重要性的演变过程，可以看到，自然资源是经济社会发展的必要条件，但不是充分条件。在自然资源与经济社会的相互关系中，自然资源毕竟处于被动地位。自然资源只能提供人类活动的条件和可能性，只有依靠人类的努力，才能把这种条件和可能性变为现实。资源优势转化为经济优势的根本动力在人、规划管理和体制等经济社会条件。为什么在相似的自然环境下会出现生产力水平悬殊的情况？为什么自然资源和自然条件较差的一些国家和地区也能率先进入发达社会？这不是自然资源禀赋的差异所能够解释的。

自然条件和自然资源的影响是不断变化的，而且变化是有规律的。制约这一变化的主导因素是生产力水平。生产力的发展水平左右着人与自然间的相互关系。生产力水平越低，人们对自然的依赖性越大。生产力水平越高，人们对自然的依赖性越小，人们利用自然的程度就越高。生产力水平提高的结果，并不是人们可以离开自然，而是更深入地利用自然。从这个意义上说，生产力水平提高以后，人与自然的关系更加密切了。

总之，自然资源对一个国家经济发展和社会繁荣的重要意义自不待言，但在发展阶段不同的国家或地区，自然资源所起的作用却不尽相同。随着发展阶段的提升，自然资源的作用会逐渐减弱，而资本和人力资源的作用会越来越显著。

（作者单位:蔡运龙：北京大学；王尧：自然资源部中国地质调查局发展研究中心。本文获授权发布）

由中国科学院、中国工程院主办，中国科学院学部工作局、中国工程院办公厅、中国科学报社承办，中国科学院院士和中国工程院院士投票评选的2017年中国十大科技进展新闻、世界十大科技进展新闻，2017年12月31日在京揭晓。

此项年度评选活动至今已举办了24次。评选结果经新闻媒体广泛报道后，在社会上产生了强烈反响，使公众进一步了解国内外科技发展的动态，对宣传、普及科学技术起到了积极作用。

 

2017年中国十大科技进展新闻  

1.我国科学家利用化学物质合成完整活性染色体

我国科学家利用化学物质合成了4条人工设计的酿酒酵母染色体，标志着人类向“再造生命”又迈进一大步。该研究利用小分子核苷酸精准合成了活体真核染色体，首次实现人工基因组合成序列与设计序列的完全匹配，得到的酵母基因组具备完整的生命活性。该研究结果2017年3月10日在《科学》发表，我国也成为继美国之后第二个具备真核基因组设计与构建能力的国家。自2012年开始，天津大学、清华大学和深圳华大基因研究院与美国等国家的科研机构共同推动了酵母基因组合成国际计划（Sc2.0），旨在对酿酒酵母基因组进行人工重新设计和化学再造。我国科学家此次成功合成的4条酿酒酵母染色体，占Sc2.0计划已经合成染色体的2/3。 

2.国产水下滑翔机下潜6329米刷新世界纪录

我国自主研发的“海翼”号水下滑翔机于2017年3月在马里亚纳海沟挑战者深渊，完成大深度下潜观测任务并安全回收，最大下潜深度达到6329米，刷新了水下滑翔机最大下潜深度的世界纪录。“海翼”号水下滑翔机是根据中科院B类战略先导专项的部署，由中科院沈阳自动化所研制的、具有完全自主知识产权的新型水下观测平台。从原理样机的研发到深渊观测任务的圆满完成经历了13个年头，包含浅海、深海、深渊等不同型号的水下滑翔机20余台。此次“海翼”号在马里亚纳海沟共完成了12次下潜工作，总航程超过134.6公里，收集了大量高分辨率的深渊区域水体信息，为海洋科学家研究该区域的水文特性提供宝贵资料。  

3.世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生
  

2017年5月3日中国科技大学潘建伟院士科研团队宣布光量子计算机成功构建。潘建伟团队在多光子纠缠领域始终保持着国际领先水平，团队利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源，通过电控可编程的光量子线路，构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机。实验测试表明，该原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快至少24000倍，通过和经典算法比较，也比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机运行速度快10倍至100倍。这台光量子计算机标志着我国在基于光子的量子计算机研究方面取得突破性进展，为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了坚实基础。 

4.国产大型客机C919首飞

 

我国首款国际主流水准的国产大型客机C919于2017年5月5日14时许在上海浦东国际机场首飞。C919的全称是“COMAC919”，COMAC是C919的主制造商中国商飞公司的英文名称简写，“C”既是“COMAC”的第一个字母，也是中国的英文名称“CHINA”的第一个字母，体现了大型客机是国家的意志、人民的期望。第一个9寓意“天长地久”，19寓意C919大型客机最大载客量190人。C919拥有完全自主知识产权，是建设创新型国家的标志性工程，凝聚了国内最优秀的设计人才和工程人才，针对先进的气动布局、结构材料和机载系统，研制人员共规划了102项关键技术攻关，包括飞机发动机一体化设计、电传飞控系统控制律设计、主动控制技术等。  

5.我国首次海域天然气水合物试开采

 

2017年5月18日，我国首次实现海域可燃冰试采成功，南海神狐海域天然气水合物（又称可燃冰）试采实现连续187个小时的稳定产气。这是“中国理论”“中国技术”“中国装备”所凝结而成的突出成就，中国人民又攀登上了世界科技的新高峰。源源不断的天然气从1200多米的深海底之下200多米的底层中开采上来，点燃了全球最大海上钻探平台“蓝鲸一号”的喷火装置。这是我国首次，也是全球首次对资源量占比90％以上、开发难度最大的泥质粉砂型储层可燃冰成功实现试采。从“蓝鲸一号”起步的可燃冰试采，不仅对我国未来的能源安全保障、优化能源结构具有重要意义，甚至可能给世界能源接替研发格局带来改变。  

6.我国“人造太阳”装置创造世界新纪录

 

国家大科学装置——全超导托卡马克核聚变实验装置东方超环（EAST）实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行，创造了新的世界纪录。这一重要突破标志着，我国磁约束聚变研究在稳态运行的物理和工程方面将继续引领国际前沿。东方超环是世界上第一个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的托卡马克核聚变实验装置，对国际热核聚变试验堆（ITER）计划具有重大科学意义。由于核聚变的反应原理与太阳类似，因此，东方超环也被称作“人造太阳”。该成果将为未来ITER长脉冲高约束运行提供重要的科学和实验支持，也为我国下一代聚变装置——中国聚变工程实验堆的预研、建设、运行和人才培养奠定了基础。  

7.中国科学家首次发现突破传统分类新型费米子

 

中国科学院物理研究所科研团队首次发现了突破传统分类的新型费米子——三重简并费米子，为固体材料中电子拓扑态研究开辟了新的方向。这一研究成果于2017年6月19日由《自然》杂志在线发表。寻找新型费米子是近年来拓扑物态领域一个挑战性的前沿科学问题，也是该领域国际竞争的焦点之一。此次新型费米子的发现从理论预言、样品制备到实验观测的全过程，都是由我国科学家独立完成的，它是凝聚态物理中固体理论的一个重要突破。这一研究成果对促进人们认识电子拓扑物态、发现新奇物理现象、开发新型电子器件以及深入理解基本粒子性质都具有重要的意义。  

8.量子通信“从理想王国走到现实王国”

 

2017年1月18日，我国研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在圆满完成４个月的在轨测试后，正式交付使用。2017年6月16日，中国科学技术大学潘建伟、彭承志等带领的团队宣布，利用“墨子号”在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发，并于此基础上实现了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验。世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”于9月29日正式开通。结合“墨子号”卫星，我国科学家成功与奥地利实现了世界首次洲际量子保密通信。“墨子号”圆满实现了三大既定科学目标，用潘建伟的话说，千公里级的星地双向量子通信，终于“从理想王国走到了现实王国”。  

9.中科院推出高产水稻新种质

 

由中科院亚热带农业生态研究所夏新界研究员领衔的水稻育种团队于2017年10月16日宣布，历经十余年研究，团队日前培育出超高产优质“巨型稻”：株高可达2.2米、亩产可达800千克以上、具有高产、抗倒伏、抗病虫害、耐淹涝等特点。经农业部植物新品种测试中心DNA指纹检测，以及华智水稻生物技术有限公司56k水稻SNP基因芯片指纹图谱检测，确认“巨型稻”是一种水稻新种质材料。这种“巨型稻”光合效率高，单位面积生物量比现有水稻品种高出50%，平均有效分蘖40个，单穂最高实粒数达500多粒，单季产量可超过800千克/亩。它是运用突变体诱导、野生稻远缘杂交、分子标记定向选育等一系列育种新技术，获得的水稻新种质材料。  

10.“悟空”发现疑似暗物质踪迹

 

2017年11月30日，中国暗物质粒子探测卫星“悟空”的首批探测成果在《自然》杂志上刊发。“悟空”测量到电子宇宙射线能谱在1.4万亿电子伏特（TeV）能量处的异常波动。这一神秘讯号首次为人类所观测，意味着中国科学家取得了一项开创性发现。如果后续研究证实这一发现与暗物质相关，将是一项具有划时代意义的科学成果，人类就可以跟随着“悟空”的脚步去找寻宇宙中５％以外的广袤未知，这将是一个超出想象的成就。即便与暗物质无关，也可能带来对现有科学理论的突破。“悟空”投入相对小，在“高能电子、伽马射线的能量测量准确度”和“区分不同种类粒子的本领”两项关键技术指标方面世界领先。 

 

2017年世界十大科技进展新闻 

1.新传感器技术可实现意念操控机械假肢

 

一个国际团队在《自然—生物医学工程》上发表论文表示，在他们研发的传感器技术助力下，机械假肢能探测到使用者脊髓运动神经元发出的电信号，使假肢的控制更加灵活，这相当于用意念控制假肢。有关技术有望帮助截肢人士恢复更多活动功能。这种新传感器能让机械假肢直接探测到来自脊髓运动神经元发出的电信号，比起单纯依靠肌肉抽动来控制的方式，这样的操控可做到更精确，可完成的动作也更复杂，机械假肢的实用性随之提高。团队下一步将对这一新型机械假肢进行更大范围的临床测试，经过不断改进后，这类产品有望在未来三年进入市场。  

2.DNA数据存储新法问世

 

美国科学家在2017年3月2日出版的《科学》杂志上报告说，他们想出了一种新的方式将数据编码进脱氧核糖核酸（DNA），从而创造出迄今最高密度大规模数据存储方案。在这套系统中，1克DNA具有存储215拍字节（2.15亿千兆字节）的能力。原则上，它可以将人类有史以来的所有数据存储在一个大小和重量相当于两辆小货车的容器中。然而这项技术能否起飞主要取决于成本。用DNA存储数据有很多优势。它是超级压缩的，并且在寒冷干燥的地方可以保存数十万年。同时只要人类社会还在读取和书写DNA，他们就能够解码这些信息。科学家还可以为这些文件制作几乎不受数量限制的无差错文件副本。  

3.“二手”火箭,成功发射回收

 

美国太空探索技术公司于2017年3月30日利用翻新的“二手”火箭把一颗商业通信卫星发射上天，这是人类太空史上的第一次。此次发射的主要任务是把欧洲卫星公司的SES-10卫星送至地球同步静止轨道，但特殊之处在于这枚“猎鹰9”火箭的第一级曾于2016年4月为国际空间站运送过货物，此后降落在太平洋的一艘无人船上，是人类从海上成功回收的第一个火箭第一级。经翻新并加上第二级后，火箭第一级被运回肯尼迪航天中心再次承担轨道级发射任务。火箭第一级回收的目的是研制可重复使用的运载火箭。传统火箭都是一次性使用，一旦能够回收重复使用，将有望降低发射成本。  

4.3D打印卵巢具有生育能力

 

2017年5月16日出版的《自然—通讯》杂志报道称，美国科学家通过3D打印技术，由凝胶制成的人工卵巢能够使老鼠受孕并产下健康的后代。在这项研究中，科学家使用了一个具有发射凝胶喷嘴的3D打印机，而其所使用的凝胶来源于动物卵巢中天然存在的胶原蛋白。研究人员通过在载玻片上打印各种重叠的凝胶纤维图案来构建卵巢。随后，他们利用外科手术摘除了7只小鼠的卵巢，并在其位置上缝合了人工卵巢。小鼠交配后，其中3只雌鼠分别产下了健康幼崽。这些产崽的雌鼠同时还能自然泌乳，这表明嵌入支架的卵泡产生了正常水平的激素。该成果或能帮助因放疗或化疗导致不育的癌症幸存者恢复生育能力。  

5.科学家成功用引力为星球测重

 

《科学》杂志于2017年6月7日发文称，爱因斯坦的广义相对论提出100年后，科学家成功地运用该理论确定了一颗白矮星的质量，使当初在爱因斯坦看来“不可能的希望”成为现实。科学家在5000多颗恒星中寻找具有这种直线排列形式的星球，发现白矮星STEIN 2051 B恰好有着这种完美的定位——它在2014年3月正好位于一颗背景星球之前。他们利用哈勃望远镜对此现象进行观察，测量背景星球表观位置的微移动，这一作用被称作天体测量的微引力透镜效应。根据所测得的数据，他们估计，该星球的质量约为太阳质量的0.675倍。直接测量STEIN 2051 B的质量对理解白矮星的进化具有重要意义。  

6.全球首次发现双粲重子

 

欧洲核子研究中心于2017年7月6日宣布，经多国科学家共同努力，在世界上首次发现了一种被称为双粲重子的新粒子，这将有助于人类深入理解物质的构成和强相互作用的本质。中国团队对这一发现功不可没。这一最新发现来自欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）上的底夸克探测器（LHCb）合作组。据介绍，这种双粲重子含有两个质量较大的粲夸克和一个上夸克，质量约3621兆电子伏，几乎是质子质量的4倍，理论预期其内部结构迥异于普通重子。底夸克探测器是欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的粒子物理实验装置之一，专门研究重夸克粒子的产生和衰变。  

7.华人科学家宣布发现“天使粒子”

 

美国斯坦福大学华人科学家张首晟等人于2017年7月20日在《科学》杂志上报告说，他们首次发现了马约拉纳费米子存在的证据。这一重大发现解决了困扰量子物理学80年的难题，对量子计算也具有重要意义。张首晟领导的理论团队预言了通过怎样的实验平台能够找到马约拉纳费米子，哪些实验信号能够作为证据；加利福尼亚大学洛杉矶分校的何庆林、王康隆以及欧文分校的夏晶领导的实验团队与理论团队密切合作，在实验中发现了被称为手性马约拉纳费米子的一类最基本马约拉纳费米子。意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言，自然界中可能存在一类特殊的粒子，它们的反粒子就是自身，这种粒子被称为马约拉纳费米子。  

8.科学家用基因剪刀修复人类早期胚胎致病基因

 

2017年8月2日出版的《自然》杂志报告，一个国际团队利用CRISPR基因编辑技术，成功修复了人类早期胚胎中一种与遗传性心脏病相关的基因突变。这是美国国内首次进行人类胚胎基因编辑。研究人员以肥厚型心肌病为研究对象。这是一种常见的单基因遗传病，由MYBPC3基因突变引起，是青壮年运动员猝死的主要原因之一。研究人员利用CRISPR基因编辑技术修复了人类早期胚胎中的这种突变，且定向非常精确，没有在非靶点位置产生突变。研究人员介绍，精确的基因编辑技术还有助获得更多健康胚胎，提高体外受精成功率。但研究团队谨慎表示，相关基因编辑方法仍需进一步优化。  

9.世界首个分子机器人诞生

 

《自然》杂志于2017年9月20日报道，英国曼彻斯特大学科学家研制出世界上首个“分子机器人”，其能接收化学指令并完成组装分子等基本任务，未来可用于研发药物、设计先进制造工艺以及搭建分子组装线和分子工厂。组成分子机器人的碳、氢、氧和氮等原子总共只有150个，大小只有百万分之一毫米，将几百亿个这种机器人堆起来，也只有一粒盐那么大。但如此微小的分子机器人，却拥有机器手臂，能够根据指令操控单个分子，用机器手臂搭建分子产品。由于非常微小，这些分子机器人具有很多优势，能降低材料需求、加速药物研发、大幅减少能源消耗及推进产品微型化等。  

10.引力波研究获重要进展

 

全球多国科学家于2017年10月16日宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波，并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）捕捉到这个引力波信号。此后2秒，美国费米太空望远镜观测到同一来源发出的伽马射线暴。这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件，标志着以多种观测方式为特点的“多信使”天文学进入一个新时代。6月1日，科学家就称，第三次探测到了引力波。此次结果不仅再次验证了广义相对论，也为了解双黑洞系统的成因提供了线索。9月27日，宣布第四次探测到引力波，这是欧洲和美国的探测器首次共同发现引力波。 

11月27日、28日，中国工程院、中国科学院分别宣布2017年院士增选名单。在新增选的128名两院院士中，有4人来自地质调查系统。

中国科学院院士和中国工程院院士，统称为两院院士，均为两年增选一次。两院院士是我国科学技术和工程技术界的杰出代表和最高、终身荣誉学术称号。

地质调查系统4位新当选的两院院士分别是：中国地质科学院矿产资源研究所、国土资源部成矿作用和资源评价重点实验室主任毛景文研究员当选中国工程院能源与矿业工程学部院士；中国地质科学院地质研究所杨经绥研究员、侯增谦研究员当选中国科学院地学部院士；陕西省地质调查院王双明教授当选中国工程院能源与矿业工程学部院士。

毛景文：矿床学家，生于1956年12月。1978年毕业于河北地质学院，1982年和1988年先后在中国地质科学院研究生部获得硕士和博士学位，1990年~1993年在法国巴黎高等矿业学院和圣太田高等矿业学院进行博士后工作。现任国土资源部成矿作用和资源评价重点实验室主任。长期从事金属矿床成矿作用、成矿过程、成矿规律、矿产模型和找矿评价研究。作为首席科学家或项目负责人，承担国家“973”计划重大基础研究项目、国家科技找矿项目、国家自然科学基金委员会重点基金项目和中国地质调查局的地质调查项目。他针对我国东部燕山期板内大规模成矿事件，通过破解成矿时空分布规律、物质分布规律和构造控制规律，创新性构建了板内成矿动力学模型，被国际同行定义为Mao’s模型，发展了成矿理论，并有效指导找矿勘查部署。他提出10组矿床组合模型，被有关地勘单位和矿业公司用于找矿勘查，推动隐伏矿找矿取得重大突破。

毛景文兼任中国地质学会理事及矿床专业委员会主任，中国矿物岩石地球化学学会常务理事；国际SCI检索刊物《Ore Geology Reviews》副主编，《Journal of Geochemical Exploration》副主编和《Acta Geologica Sinica》副主编，国内核心期刊《矿床地质》主编；河北地质大学、中国地质大学（北京和武汉）、南京大学、中南大学和长安大学兼职教授。他曾任国际矿床成因协会（IAGOD）主席，经济地质学家学会（SEG）和国际应用矿床地质学会(SGA)理事。先后出版专著11部，发表科学论文429篇，其中SCI检索论文208篇。他的科技论文SCI引文在全球矿产资源领域排名前五，在国内排名第一；他的国内CNKI引文在我国地球科学领域排名第一。作为第一获奖人获得国家自然科学奖二等奖1项，国家科技进步奖二等奖2项，部级一等奖4项和二等奖4项。此外，还获得中国地质学会“金锤奖”、中国青年科技奖、李四光地质科学奖和国家有突出贡献中青年专家等多项荣誉称号。先后当选为经济地质学家学会（SEG）会士（1996）和澳大利亚矿业和冶金协会(AUSIMM)会士（2015）。

杨经绥：岩石大地构造学家，生于1950年6月。1977年毕业于长春地质学院地质勘探系，1992年毕业于加拿大达霍西（Dalhousie）大学获博士学位。

他主要从事青藏高原和造山带的岩石学与大地构造学研究，40年来在岩石大地构造领域中不断探索和创新，做出系统性的重要贡献，特别是其深地幔研究成果具有突破性科学价值：在蛇绿岩铬铁矿中发现原位金刚石，证明是自然界中一种新的产出类型，命名为“蛇绿岩型金刚石”；在全球多个板块缝合带的蛇绿岩中发现大量超高压和强还原矿物组合，建立俯冲物质深地幔循环和铬铁矿深部成因模式，开启了研究深地幔物质的一个重要新窗口；发现和厘定我国柴北缘、东秦岭和西藏松多等3条高压/超高压变质带；厘定东昆仑阿尼马卿和西昆仑库地蛇绿岩组合，为建立高原北部古板块体制的演化做出重要贡献。先后发表论文 505篇，其中第一作者和通讯作者125篇；SCI收录论文229篇，SCI他引7708次；EI收录43篇，CSCD收录264篇，他引7340次。发表专著4部，并客座主编了JMG、JAES和GR等期刊的5部专集。获得国家自然科学二等奖1项，国土资源部科技一等奖1项，获何梁何利科技进步奖、李四光科技奖和留学人员成就奖等多项奖励，并被选为美国地质学会会士和美国矿物学会会士。

侯增谦：矿床地质学家，生于1961年6月。中国地质科学院地质研究所研究员，兼任中国青藏高原研究会副理事长、IGCP中国委员会主任、国际矿床地质学会（SGA）副主席等职。1982年毕业于河北地质学院，1985和1988年分获中国地质大学（北京）硕士和博士学位。

他长期从事矿床学研究，主要围绕“碰撞与成矿”这一成矿学重大科学问题，立足青藏高原，结合特提斯对比，主持完成“973”、IGCP、重点基金等一批科研项目，颠覆了国际流行的“大陆碰撞难以成大矿”主流认识，创建了被国际同行认可的碰撞造山成矿理论，揭示了碰撞成矿系统的基本特征和发育机制，指导青藏高原找矿取得了重要突破；建立了碰撞型斑岩铜矿、褶冲系铅锌矿、碳酸岩型稀土矿等成矿新模型，阐明了大陆碰撞过程中金属富集机制和成矿机理；初步揭示了青藏高原区域成矿规律，科学预测了四条大型矿化带，理论指导找矿取得了重大突破。获得国家科技进步奖特等奖1项、一等奖1项、部级一等奖3项及李四光科技奖等。主编国际英文专集4部，出版中文专著4部,发表SCI论文167篇（第一作者37篇）,top1%论文7篇，SCI他引5008次，连续3年入选中国高被引学者榜单。

王双明：教授级高级工程师，生于1955年5月。他从事鄂尔多斯盆地煤炭地质勘查关键技术研究与创新30多年，在找煤、勘探、开发三个阶段均取得创新性地质成果，不仅查明了鄂尔多斯盆地煤炭资源总体分布规律与资源总量，而且建立了高效、高精度煤田综合勘查技术体系，还提出了生态脆弱矿区地质环境保护新技术，为我国西部煤炭资源勘探、开发和煤矿区地质环境保护提供了地质技术支撑，为部署规划煤炭工业战略西移、保障国家能源安全做出了突出贡献。创立了精确控制沙漠覆盖区煤层分岔位置、冲刷范围和自燃境界的煤田综合勘查技术体系，勘查周期短，成本低，精度高，对植被损害小，将煤田勘探技术引领到了综合勘查新阶段。揭示了生态脆弱矿区煤水空间赋存特点，发现了地表生态系统与地下水位的依存关系，提出了以控制生态水位为核心的矿区地质环境保护新理念，为绿色矿区建设提供了地质理论支撑。2011年以来，揭示了煤层与含油气层赋存特征，发现了煤油气耦合致灾机理，针对致灾地质因素的随机性变化特点，开辟了以防止煤层自燃为核心的矿井耦合地质灾害防控新途径。

王双明教授先后于1996年、2010年、2011年三次获得国家科学技术进步二等奖，多次获得省部级科学技术一、二等奖，主编出版《鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价》《生态脆弱区煤炭开发与生态水位保护》等专著3本，在《地学前缘》《煤炭学报》等期刊发表论文50余篇，其中1篇入选F5000，1篇获评中国煤炭学会成立50年具有影响力的学术论文，1991年被中宣部授予80年代优秀大学毕业生，2005年获得李四光地质科学奖。