古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一，也是第一个重要成矿期

瓦尔巴拉超大陆是一个理论上曾经存在的超大陆，自38亿年前开始形成，31亿年前成形，28亿年前分裂。

前寒武纪地质年表

今年世界地球日的主题是“珍惜自然资源呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”。那么，对于“生物大爆发”之前远古时代的地球，你又知道多少？今天，就让我们请来一位研究前寒武纪50多年的地质专家——来自中国地质调查局天津地质调查中心的沈保丰研究员，请他讲讲从46亿年前地球诞生到距今5.41亿年寒武纪开始近40亿年的漫长时光中，地球经历了哪些重大地质事件。

1 前寒武纪涵盖40亿年的地球时光，分为冥古宙、太古宙、元古宙三个地质时代

记者：说起寒武纪，人们会想到地球历史上第一次生物大爆发，大量且门类众多的海生无脊椎动物在几百万年的很短时间内“突然”地出现了。从此，地球逐渐成了一个生机勃勃、丰富多彩的“生命家园”。那么在之前的前寒武纪时期，地球又经历了怎样的演化过程？

沈保丰：地球的年龄是45.68亿岁，以5.41 亿年的寒武纪为界，之前约40 亿年的地质时代称为前寒武纪。

前寒武纪又分为冥古宙、太古宙与元古宙三个地质时代，是陆壳形成、生长、壳幔圈层分异耦合并形成稳定陆块的重要阶段。应该说，在这个漫长的时间尺度上，地球发生了一系列决定地球命运的地质大事件。揭示这些事件的性质和过程，对于理解行星演化、大陆的聚合与漂移、矿产资源的形成、生命的演变，以及地球未来的发展都具有重要意义。

记者：但以往人们了解得并不多。

沈保丰：的确。尽管它占据了地球生长期近87.7%的时间，但人们对这段时期的了解相当少。这是因为前寒武纪少有化石记录，且岩石已严重变质，不是已经破坏侵蚀，就是埋藏在显生宙地层之下。

目前，已知地球上地壳的最古老物质记录，是澳大利亚杰克山太古宙沉积砾岩中的碎屑锆石，它的年龄大约是44亿多年。

2 冥古宙的“黑暗地球”，经历了由天文行星演化到地质演化的质变

记者：地球形成的初始阶段是没有地壳的？

沈保丰：早期地球经历了由天文行星演化到地质演化的质变。

在冥古宙，即距今45.68亿年到40.3亿年，早期地球经历了一段“黑暗时代”，那是一段没有岩石记录的时期。

冥古宙又可分为混沌代和杰克山代或锆石代两个代，其分界线为44.04亿年。混沌代主要是太阳系及其早期地球等行星形成及演化时期，其间包括太阳系的形成、早期地球的增生、金属地核和硅酸盐地幔形成、月球的形成、一颗“火星大小”的行星撞击等天文行星演化事件。

距今44.04亿年左右，地球就进入到地质发展时期。在这一时期内，有原始地壳和原始地核起源，初始地幔、水、大气圈和海洋的形成，陆壳、洋壳及生命起源等重大地质发展问题，都需要人类进一步去认识和研究。

早期地球的研究是当今地球科学研究的热点和难点，因为有关近似火星大小的天体大撞击、全球岩浆海、地幔翻转、陆壳起源、生命出现等大事件都发生在这一时期。但因为在这时期保存的记录极少，又很难得出较完整的结论。因而人类对早期地球的认识程度极低。

从地质角度对早期地球的研究、获取相关信息的途径，其中对冥古宙碎屑锆石包含信息的研究尤为重要。

记者：人类都在哪里发现过冥古宙碎屑锆石？

沈保丰：保存较好的地点是西澳的Mt. Narryer、Jack Hills和Maynard。Mt. Narryer的碎屑锆石年龄为41.5亿年及42亿年；Jack Hills为44.04±0.08亿年，是全球最老的碎屑锆石年龄。

在中国大陆的西藏三江造山系中的喜马拉雅地块、北羌塘地块、北秦岭西端、北祁连走廊带、天山的东准噶尔和华夏造山系等7个地点，也发现了早于40亿年的碎屑锆石，其中有4个大于40.3亿年，3个接近4亿年。

3 太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、许多矿产形成的重要时期

沈保丰：太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、高度还原性水圈、大气圈和铁、金、铜、锌矿产形成的重要时期。

太古宙是陆核和陆壳巨量堆积时期。根据已有的地质资料，地球陆壳的80%～90%是在早前寒武纪形成的，绝大多数形成于太古宙中的中—新太古代。全球陆壳的巨量增生在29亿～27亿年，主要的岩石类型是高钠的长英质片麻岩，其次是镁铁质—超镁铁质火山岩。据推测，陆壳增生与超级地幔柱事件有关。

太古宙地幔热对流循环剧烈，构造活跃，火山活动速率较大，这有利于早期大陆物质大量产生，并漂浮于紊流状态的地幔之上。随着地球冷却，原始大陆固结为一些小陆块。依据南非卡普瓦尔和澳大利亚皮尔巴拉克拉通的年代学和古地磁研究，在33亿年左右，甚至可早到36亿年，可能有一些陆块增生并形成地球上第一个构造上更稳定的瓦尔巴拉超大陆。有专家提出，在太古宙末期，27亿年左右或25亿年，可能存在一个肯洛兰超大陆。约24亿年左右，肯洛兰超大陆开始裂解，形成了一系列的大规模放射状基性岩墙群，在23亿年左右形成了古元古代冰川事件。

记者：太古宙已经开始形成矿产资源？

沈保丰：太古宙形成的大量绿岩带中有着明显的成矿作用。

根据其规模、形态、形成时代、岩石组合、变质程度以及成矿作用等方面的差别，全球的绿岩带可分为4种类型：巴伯顿型（35亿～33亿年），形成时代较老，主要矿产有金、铁、铬和少量镍；苏必利尔型（27亿～26亿年），主要矿产有铜、锌、金、铁和少量镍；伊尔岗型（27亿～26亿年），产出的矿产有铜、镍、金、铁等；达瓦尔型（26亿～23亿年），与之有关的矿产有金、铁、锰等。

4 距今26亿～25亿年间，华北陆块发生了一次大氧化事件

记者：现在的中国大陆在太古宙时期经历了怎样的变迁？

沈保丰：太古宙地层在中国大陆出露面积为7.4万平方公里。中国大陆主要有三个陆块区，分别是华北、塔里木和扬子。其中，以华北陆块面积最大，变质基底分布范围最广，时代跨度最长——从略大于38亿年到18亿年。

作为中国最大的陆块，华北陆块的面积约30万平方千米。尽管与世界上其他陆块（克拉通）相比，它的面积不算大，但它不仅具有超过38亿年的漫长地质历史，而且经历了复杂的构造岩浆热事件叠加和改造，记录了几乎所有地球早期的发展的重大地质构造事件。

在26亿～25亿年，华北陆块是陆壳巨量堆积的高峰期。由于陆壳巨量堆积引起由缺氧到富氧的地球环境的剧变，构造体制重大转折，同时导致了元素的巨量迁移、重新分配和成矿。

一个有趣的现象是：华北陆块大约30万平方千米面积上，在26亿～25亿年间忽然大规模地形成了几千个规模大小不等的氧化物相条带状铁建造（BIF）型铁矿床，累计查明资源储量已达335.36亿吨，占全国铁矿总资源储量46%。这种在一个不是很大的地区集中产出几千个矿床和矿点，并呈氧化物相条带状铁建造的铁矿床产出，在全球很少见，华北陆块可能是唯一的地区。这也说明在新太古代26亿～25亿年时，华北陆块发生了一次大氧化事件。

记者：铁矿床的形成与氧化有什么关系？

沈保丰：铁是变价元素，在自然界有Fe2+和Fe3+两种离子存在。氧化环境中铁呈Fe3+状态存在，Fe3+的迁移能力极小。还原环境中铁以Fe2+状态存在，形成Fe(OH)2、FeCO3、FeCl2等化合物。因而氧化环境有利于铁的沉淀，还原环境有利于铁的迁移。即：在酸性环境下，铁的还原作用增强，促使二价铁被溶解到溶液中去；在碱性环境下，铁的氧化作用增强，促使三价铁从溶液中沉淀下来。

在华北陆块在26亿年之前，由于强烈的火山和洋底的喷流作用，大气圈和海盆基本是处于强酸性和强还原的环境，在盆地中大量的铁呈二价离子、氢氧化铁或其他络合物形式存在海盆中。在26亿~25亿年由于处于氧化环境，Fe2+便从溶液中沉淀下来，形成了大量的铁矿。

5 古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一，也是第一个重要成矿期

沈保丰：古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一。在此期间，发生了古元古代初超大陆裂解、大量基性岩墙（席）侵位、大量巨厚被动陆缘型沉积建造、大陆壳的快速生长、俯冲—碰撞造山作用的首次出现等。同时，这一时期构造体制发生了本质的变化，由太古宙全活动体制转换为活动带和稳定地块并存的构造格局。出现不同规模、不同构造性质的活动带、裂陷槽、岛弧带、活动大陆边缘、被动大陆边缘等。

记者：全球古元古代大致发生了哪些重大地质事件？

沈保丰：24.2亿～22.5亿年在古元古代初期，发育有广泛的冰川活动，产生了全球性的地幔慢速下沉和大气圈的氧化。

这个时期的古老冰川活动被称为休伦冰川活动。它紧随在肯洛兰超大陆破裂、大氧化事件在全球广布条带状铁建造之后。在24.2亿～22.5亿年全球岩浆活动寂静期之后，从22.5亿～20.6亿年岩浆活动重新活跃，出现以玄武质岩浆活动为代表的全球事件。古元古代中期，也是磷矿产生的重要时期。

20.6亿～17.8亿年是地球历史上重要的地壳生长期，世界上最大镁铁—超铁镁质层状侵入体以及南非含大量矿产的大规模基性布什维尔德岩浆岩省，就产生于这一时间。这一全球的构造事件还导致了哥伦比亚超大陆在距今18亿年时的形成。

此时的华北陆块也发生了与超大陆形成有关的造山事件。大量丰富的地质记录证实，在古元古代末18.5亿年完成了最后一次前寒武纪聚合造山和变质作用，完全固结成为一个整体的刚性克拉通。在古元古代末，经吕梁运动，华北、塔里木、华南等古大陆相联，组成一个统一的中国古大陆的结晶基底。

全球哥伦比亚超大陆形成后，从17. 8亿年开始陆续进入裂解期，形成裂谷盆地和被动陆缘盆地。

古元古代也是地史上第一次十分重要的成矿期。它以矿种多、成矿规模大、矿床类型复杂著称。比如中国就有大量这一阶段因古大陆裂解离散-造山而产生的矿产，构成了铁、铜、铅锌、金、硼、菱镁矿、滑石、金红石等矿床成矿带和成矿系列。

6 “雪球地球事件”之后，温室效应导致地球变暖，元古宙进入尾声，显生宙拉开序幕

记者：从您的讲述来看，早期地球虽然没有大量生物出现，但故事也是惊心动魄。

沈保丰：的确非常精彩。

17.8亿～8.5亿年是地球演化过程中相对稳定期，以硫化物发育的深海洋、疑源类的缓慢演化、哥伦比亚超大陆的解体和距今11亿～9 亿年罗迪尼亚超大陆的汇聚为主要特色。

8.5亿～5.41亿年是地史中由隐生宙向显生宙过渡的重要阶段，也是生命演化最关键的时期。在这时期的开始阶段，即从7.7亿年开始，地球进入了元古宙第二次环境剧变阶段，广泛发生低纬度冰川，整个地球覆盖着冰雪，形成一个雪球，称为“雪球地球事件”。

记者：“雪球地球”？连赤道也被冰雪覆盖吗？

沈保丰：当然。全球年平均气温低达-50C°，海洋表面冰层达到1000米厚。整个地球成为一个雪球。

这也是元古宙休伦冰期后的第二次全球冰雪时期。

在新元古代中期，罗迪尼亚超大陆裂解。在这一时期，地球构造运动加强，广泛形成陆内裂谷，同时引起大规模风化剥蚀和沉积作用，使大气中CO2的消耗量大大超过火山喷发释放的CO2量，并出现“冰室效应”：全球气温迅速降低，首先在地球两极的海洋上形成冰盖，随着冰盖面积的扩大，冰面对阳光反射增大，加速了地球表面的气温下降，直至全球冰冻，形成“雪球地球”景观。

不过，有一句话叫物极必反。由于温度极低，水文循环基本停滞，几乎没有降水作用，消耗CO2的化学循环基本停止。但同时，地球上的岩浆作用依然活跃，火山喷发释放出大量的CO2，且不断增加。经过上千万年的日积月累，大气中的CO2终于达到了一个足够高的浓度，便又产生了强大的温室效应。之后，地球迅速变暖，冰雪大片消融，最终出现了另一极端——解冻加速，一场酷热随之而来。

随之而来的还有生物界的蓬勃孕育。6.35 亿年，埃迪卡拉纪开始，埃迪卡拉动物群首现，至5.41亿年寒武纪生物大爆发，元古宙结束，显生宙拉开序幕。

7 元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期，中国至少有该时期形成的超大型矿床40余处

记者：看来，中—新元古代是地球演化历史上最重大的变革时期之一，为之后地球成为丰富多彩的生物家园奠定了地质基础和气候基础。

沈保丰：我今年83岁，是从1964年开始研究前寒武纪矿床。我想要告诉大家的是，地球演化和环境变化也与成矿作用息息相关。如，“雪球地球事件”为我国的华南地区留下了大量的铁矿、锰矿和磷矿，特别是锰和磷，规模很大，品位很高。

记者：那么，我国前寒武纪矿床主要有哪些矿种？

沈保丰：中国前寒武纪超大陆旋回与成矿作用关系十分密切，我们曾提出，中国前寒武纪大规模成矿作用的主要控制因素是大地构造背景和大型地质构造环境。我国前寒武纪有包括铁、铜、镍、锌、稀土、金、磷等矿种在内的14个矿种产出超大型和特大型矿床，其中超大型矿床40多处、特大型30多处。

记者：有哪些是我们现在熟知的大矿？能举个例子吗？

沈保丰：比如白云鄂博。

记者：我们知道位于内蒙古的白云鄂博矿赋存着大量稀土，在我国乃至世界稀土工业占据举足轻重的地位。它也是在前寒武纪哪个阶段形成的？

沈保丰：白云鄂博稀土、铌、铁矿床是我国中元古代一个世界级的巨型矿床。初期，我国开发白云鄂博是开采铁矿石，后来才发现并应用其中的稀土、铌等重要矿产资源。

如果说中国稀土的资源储量约为世界稀土资源储量一半，其中白云鄂博稀土资源储量就能占到全国稀土资源储量的近九成。如今，人们已在矿区内已发现73种元素，构成160种矿物，有综合利用价值的矿产达26种，除稀土之外，铌、钍资源储量都占世界第二位。

白云鄂博矿床有着复杂的形成历史。

据研究，白云鄂博矿床有两次成矿期，是早期中元古代以铁-铌-稀土矿为主的岩浆型和晚期加里东期为铌—稀土矿热液叠加而形成的多成因、复合型的叠生矿床。

在中元古代早期，大约17.5亿年左右，随着全球哥伦比亚超大陆的裂解，太古宙的华北陆块也开始裂解，形成白云鄂博裂谷，并在裂谷中沉积了白云鄂博地层及有关岩浆岩。在14亿～12亿年，这里火成碳酸岩呈岩床或似层状体和岩墙侵位。就在火成碳酸岩岩浆熔离过程中，形成了岩浆期的稀土—铌—铁矿床。这也是白云鄂博的主矿化期。

在5亿年～4亿年加里东期，这里又叠加了一期构造热事件，形成了第二期稀土、铌热液矿脉。它们也是地壳深部物质部分熔融的产物。

沈保丰：总的来说，前寒武纪中的元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期。除了白云鄂博超大型稀土—铌—铁矿床外，中国此时形成的知名矿床还有：内蒙古东升庙超大型硫铁—铅—锌矿床、甘肃金川超大型铜镍矿床、海南石碌超大型铁矿床、贵州松桃西溪堡（普觉）超大型锰矿床、贵州松桃道坨超大型锰矿床、贵州开阳超大型磷矿床、贵州瓮安超大型磷矿床、黑龙江柳毛超大型石墨矿床、黑龙江云山超大型石墨矿床等。

记者：大自然的奥秘真是太多了。谢谢您为我们分享了一段有关早期地球的精彩故事。

专家出镜

沈保丰，研究员、博士生导师。1959年毕业于前苏联乌克兰顿涅茨克工业大学地质系，曾任原地矿部天津地质矿产研究所所长（现为天津地质调查中心）。50多年来，主要从事矿床、前寒武纪地质、区城成矿规律和成矿预测研究，专长前寒武纪成矿作用；先后发表论文100多篇，出版专著14部；曾获国家科技进步奖、省部级科技或果奖等多项，1992年起享受国务院特殊津贴等。

2017年4月22日是第48个世界地球日，今年的主题为“节约集约利用资源，倡导绿色简约生活——讲好我们的地球故事”。为贯彻执行国家创新驱动发展战略，落实2017年全国地质调查工作会议精神，持续推进地质科技创新工作，提高公众节约集约利用资源意识，地调局水环中心在地球日活动周期间面向小学生和大学生开展了系列地球日主题宣传活动。

为普及地球科学基础知识、培养地学知识的兴趣，加深小学生对地球资源现状的了解，水环中心地质科普宣传队在保定前进小学举办了一场生动的地球日科普知识讲座。水环中心技术人员精心准备了生动活泼的地质科普宣传多媒体和标本实物，深入浅出地讲解了有关地球、地质灾害、环境保护等等方面的基础知识；紧密联系人们日常生活中的常见事例，向学生们讲述了地球资源的有限性、保护地球的重要性，引导学生善待地球珍惜资源从我做起、从现在做起、从点滴事做起。并给学生现场展示了钟乳石、火山蛋、贝类化石、硅化木等实物。讲座通过现场演示、知识问答等方式与学生进行互动，讲座现场气氛热烈，听课学生热情高涨。

为广泛宣传地质调查成果，提高社会公众对地质环境的认识，水环中心联合中国地质大学长城学院，为在校大学生举办了“保护环境 传感地球”、“绿色新能源——地热能”、“减缓温室效应的奇思妙想——二氧化碳地质利用与储存技术”等专题讲座，展示了水环中心地质调查业务成果，并向学生赠送百余本地质灾害防治避险自救科普读物。另外，通过开放“国土资源部地质环境监测技术重点实验室”、“中国地质调查局二氧化碳地质储存重点实验室”、水环中心研发产品展室，让在校学生对地质环境、地热能源、低碳生活等有了更深刻的认识，增强了大学生对专业技术服务社会的了解。

本次地球日主题宣传活动，共有60余名小学生和近200余名高校学生参与。

 

 

 

 

为做好以“珍爱地球 人与自然和谐共生”为主题的世界地球日科普宣传活动，落实新冠肺炎疫情防控要求。2020年4月22日，自然资源部中国地质调查局天津地质调查中心首次将地球日主题宣传活动在“云端”开展，使科普工作从以往的“面对面”转变为“屏对屏”，在疫情防控期间为广大公众提供了一餐“地学盛宴”。

天津地调中心科技人员紧紧围绕第51个“世界地球日”“珍爱地球 人与自然和谐共生”这一主题，精心制作撰写了10个科普展板,2份科普图册、2篇科普文章和1本科普读物，图文并茂介绍了清洁能源开发利用、新能源的发现发展过程、地质环境灾害防治、温室效应的前世今生、华北陆块诞生及发展过程等方面的地学知识，并第一时间通过“地质云”将科普作品进行发布，向广大公众展示地学之美。

同时，天津地调中心还特别向天津教育教学研究室地理室、七里海自然保护区管委会以及部分天津市初高中地理教师、学生发送了宣传材料，激发了学生们了解地质、热爱地学的积极性，也吸引了广大公众关注地质工作，让大家足不出户了解地学奥妙。

 

“地质云”发布2020年地球日科普作品

科普作品展示

“地质云”2020年地球日科普作品列表

大陆科学钻探工程（松科二井）完井暨学术研讨现场会现场。 （资料图片）

7018米！5月26日，我国在松辽盆地实施的全球首个钻穿白垩纪陆相地层钻井——“松科二井”完井，一举成为亚洲国家实施的最深大陆科学钻井

上天入地，人类对于未知世界的探索从未停止。近日完井的“松科二井”成功创造了深部钻探4项世界纪录，这意味着，我国“向地球深部进军”取得了又一重大进展。

在地球深处打孔绝非易事

为更加深入地了解地球内部结构，人类从20世纪60年代起，开始科学钻探，期间遇到了一系列世界难题

凡尔纳著名的科幻小说《地心游记》，描绘了主人公在地心游历的神奇经历。但目前而言，要想更深入地了解地球内部结构，最直接有效的方式就是打一口科学钻探井，让人类的视线范围能够深入到地球内部。

科学钻探始于20世纪60年代，分为大洋钻探和大陆钻探，已有许多国家在洋底和大陆打了近百口深浅不一的科学钻孔。根据钻孔的深度，可分为浅钻（小于2000米）、中深钻（2000米至5000米）、深钻（5000米至8000米）和超深钻（大于8000米）四级。

最早进行大陆钻探的国家是前苏联，全世界最深的钻孔也在前苏联，是位于贝加尔湖的科拉超深钻孔。这个超深钻孔从1970年开钻，钻探了将近20年，在1989年到达距地壳12262米的深度，成为目前地球上最深的“地眼”。

但是，由于科拉钻探的科学目标不明确，欧美科学家更喜欢举世闻名的德国KTB深层岩芯项目（1987至1994年）产生的数据。KTB是德国在德国中部进行的大陆科学钻探，重点研究大陆中、下地壳，工程历时近15年，最终孔深达到9101米。来自12个国家的400多位科学家在此执行了200多项地学研究项目。

我国的“松科二井”于2014年4月开钻。中国地质调查局副局长李金发说，“我们最终打到了7018米，穿过了整个白垩纪地层。利用获得的岩心，我国科学家们在全球首次实现了对白垩纪最完整、最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画”。

要知道，这绝非易事。往地壳深处钻探，会遇到一系列世界难题。首先，在高温高压的地下环境下，能否确保钻机的配件和电子元件正常工作。其次，在高温高压条件下，井壁岩石容易破碎，会造成井壁垮塌、卡钻等井下事故。此外，地质学家要求自井深2865米至井底连续采取岩心用于研究，这需要保证取出的深部岩心完好无缺。所以，表面上看是打一口井，实际上却是在考验一个国家的经济实力、基础工业实力和整个科技的发展水平。

“松科二井”现场副总指挥朱永宜表示，经过艰难攻关，“松科二井”工程攻克了超高温钻探和大口径取心等关键技术难题，获取了415万组24TB的深部实验数据，创造了311毫米大口径连续取心最长、3种不同口径单回次取心最长4项世界纪录；在世界上首次研发并成功应用大口径一次取心成井等技术，将钻进速度提高了2倍；还成功研发了抗高温钻探技术，创造了国内最高温度（241℃）条件下钻进的新纪录。

恐龙时代的旅行

在白垩纪，恐龙曾一度成为地球霸主。而实施“松科二井”的最主要目的，是要探究这一时期内重大地质事件、烃源岩的生成与古环境和古气候变化的奥秘

作为地质历史中典型温室气候时期的代表，距今6500万年至1.45亿年的白垩纪是地质记录保存最为完整的时期。那个时候，恐龙曾一度成为地球的霸主。

中国科学院院士、“松辽盆地大陆科学钻探工程”首席科学家王成善说，实施“松科二井”的最主要目的，就是要探究白垩纪时期内重大地质事件、烃源岩的生成与古环境和古气候变化的奥秘。所以，它被国际科学界称为恐龙时代的旅行。

白垩纪既是恐龙的大繁殖时期，也是它们发生大灭绝的时期，要解开白垩纪的谜团，必须整合研究陆相沉积记录。作为世界上发育时间最长的陆相湖泊盆地，松辽盆地有着完整的演化历史——8000万年的历史，4000米厚的白垩纪连续沉积地层，这些集聚着历史痕迹的数字背后，是那个时代遗留给人们的馈赠。由于松辽盆地的地层中保存了最能反映全球或局部气候变化与环境的高分辨率沉积记录，因此，它成为开展白垩纪陆相沉积研究的理想对象。

凭借“松科二井”获取的连续完整地质记录，我国首次重建了相对连续的白垩纪—古近纪界线附近的陆相气候记录。根据记录可以看出，由于大规模火山喷发导致剧烈的升温和二氧化碳浓度上升，造成了松辽盆地中的部分物种，包括恐龙的灭绝。在随后的短时间内，小行星的撞击使原本不稳定的生态系统发生崩溃。

专家表示，“松科二井”通过首次实现对白垩纪最完整、最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画，建立了白垩纪的重要地质历史档案，为研究白垩纪古气候演变提供了重要科学依据，证实了气候快速变化是导致恐龙灭绝的诱发因素，这对于研究和预测未来全球气候变化意义重大。

探索油气资源接替潜力

在松辽盆地深部凹陷带3350米以深地层中，地质学家证实了该地区深部存在有利的页岩气层系，这将为我国在该区域实现深部能源勘查向页岩气勘查拓展，提供重要依据

“松科二井”所在的松辽盆地是当今世界最大的典型陆相沉积盆地之一，也是我国最主要的含油气盆地，保存了白垩纪最完整、最连续的陆相地层。正是在这里，诞生了著名的大庆油田。目前，大庆油田开采的油气资源深度大约在3000米以内。

而此次“松科二井”钻井深度达到7018米，在松辽盆地深部凹陷带3350米以深地层中，地质学家发现了页岩气气测异常43层，累计厚度102米；其中，甲烷占全烃组分平均含量的86%，异常幅度与背景值的平均比值为14.77。由此，完整揭示了深部页岩气资源的潜力，证实了该地区深部存在有利的页岩气层系，将拓展我国深部能源勘查开发的新空间。

专家表示，这将为我国在这一区域实现深部能源勘查向页岩气勘查拓展，提供重要依据。

同时，“松科二井”还首次发现了具备开发条件的盆地型干热岩地层。在井深4400米至7018米，科学家发现了温度150℃至240℃的高温干热岩体以及2层含高放射性元素的异常地层，其热流值为84毫瓦/平方米，展示了松辽盆地具有良好的地热能开发应用潜力。

目前，人类对于干热岩的开发利用主要集中在发电领域——利用干热岩发电技术可大幅降低温室效应和酸雨对环境的影响，且不受季节与气候制约。据科学家们的保守估计，地壳中干热岩（通常指3千米至10千米深处）所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍，若能开采出2％，就相当于我国2010年全国一次性能耗总量（32.5亿吨标煤）的5300倍。

同时，“松科二井”项目的推进，建立起我国地层对比的“金柱子”，创建了完整的松辽盆地陆相层标准剖面，为发展我国区域性和全球地层对比研究提供了重要的陆相“标尺”。同时，“松科二井”还建立了松辽盆地演化新模式，揭示了松辽盆地深部地质构造特征，发现了古大洋板块俯冲、聚合的深部证据，构建了盆地早期基底双向汇聚、后期伸展反转的陆地盆地演化新机制，为松辽盆地成因再认识及深层油气勘探提供了理论指导。

人类对地球的探索永无止境。相信在科学家们的不懈努力和探索下，我们未来将会打通更多探秘地球深部的通道，了解更多的地球奥秘。

 

沿海地区土地受海水侵蚀发生海岸崩塌

国家海洋局近期发布的《2016年中国海平面公报》显示，2016年中国沿海海平面比2015年高38毫米，达1980年以来的最高位。而且，中国沿海近五年的海平面均处于30多年来的高位。受气候变化和海平面上升累积效应等多种因素的影响，辽宁、河北和海南等省的海岸侵蚀范围加大，辽宁、河北和山东等省的海水入侵较重，高海平面加剧了浙江、福建和广东等地的风暴潮与洪涝灾害。

是什么原因导致了近年来海平面的快速上升？面对海平面上升带来的各种危害，应如何应对？记者近日走访了中国地质调查局相关海洋地质专家。

全球气候变暖是海平面上升的根本因素

“全球气候变暖是海平面上升的最根本因素。”中国地质调查局广州海洋地质调查局海洋环境地质与工程地质调查所副所长、教授级高级工程师夏真告诉记者。

据夏真介绍，工业革命以来，人类大量使用燃料导致温室效应，全球气温逐渐上升，直接导致海水膨胀、极地冰盖和冰川融化，从而引起全球海平面上升。据研究，当温度为25摄氏度时，水温每增加1摄氏度，100米厚的海水层就将膨胀约0.5厘米。菲律宾马尼拉海域热膨胀导致海平面上升的因素所占比重约为1/3。此外，全球气候变暖导致格陵兰冰原和南极冰盖，以及山地冰川的加速融化也是造成海平面上升的主要原因之一。据估计，过去十年格陵兰冰原平均每年融化约3.03万亿吨，南极冰盖平均每年融化1.18万亿吨，格陵兰冰原所拥有的水量足以让海平面上升约7.62米。此外，许多小型陆地冰川也在加速融化，尤其高山冰川的融化速度明显超过大型冰盖，山地冰川融化在海平面上升的所有因素中所占比重约达1/3。

2016年我国沿海地区的海平面高位上升，有全球气候变暖引起海平面上升的背景，同时更是受到2015~2016年的极端厄尔尼诺—拉尼娜事件影响。中国地质调查局青岛海洋地质研究所副总工程师、海岸带综合地质调查工程首席专家印萍表示，受2015年夏季开始并在冬季达到最强的厄尔尼诺事件影响，包括我国沿海在内的西太平洋海面温度降低，海平面上升幅度小，总体低于往年水平；2016年夏季受拉尼娜事件影响，西太平洋岸海水温度持续升高，海平面达到了历史新高。这是自上世纪80年代以来最强的厄尔尼诺—拉尼娜事件，导致我国沿海海平面异常，处于近30年来的最高位。

中国地质调查局泥质海岸带地质环境重点实验室主任、天津地质调查中心二级研究员王宏则指出，具体到某一地区，海平面上升的原因还有地质因素（新构造下沉）、人为因素（抽取地下水引起的地面下沉）等局地因素，在多种复杂因素的共同作用下，引起相对海面上升。

据夏真介绍，广东沿海的湛江市、海康城月镇、东莞麻涌、潮州南龙湖、汕头北下棠、潮阳西北西胪、海丰可塘等地均发生不同程度的地面沉降。其中，湛江市地面沉降最大区累计可达110.35毫米。珠三角沿海地区软土地基分布广泛、厚度大，也易造成地面沉降。

此外，专家们还表示，区域海平面变化还受局地海温、海流、风、气温、气压、降水和径流变化等水文气象要素的影响，气温和海温升高、气压降低，海平面会突然升高。如低气压、强台风引起增水或风暴潮现象，风暴潮将海水推入封闭港湾也会导致海平面异常升高。

海平面的加速上升加剧了海洋灾害致灾程度

海平面的加速上升，已经成为海岸带的重大灾害。

印萍指出，海平面上升将直接导致沿海地区低地被淹没和土地资源损失。而与海平面上升相伴的，还有台风强度、频率增加和降雨增多，从而加剧沿海地区风暴潮、海岸侵蚀、洪涝、泥石流等灾害，并引起河口内涝、海水入侵、土壤盐渍化、湿地生态系统退化等一系列问题。长期海平面上升还会影响城市排水系统、海堤和港口码头等安全标准。我国环渤海、长江三角洲和珠江三角洲沿海低地和河口地区受海平面上升和风暴潮影响最大。

“珠江三角洲绝大部分地区海拔高度不到1米，现有约13%的土地在海平面以下，若海平面再涨400毫米，那么珠三角1/4土地或变成海的一部分。”夏真介绍，渤海和黄海沿岸受海水入侵的威胁最大，珠江三角洲地区也多受海水入侵困扰。2014年珠江口共监测到咸潮入侵8次，影响最严重、持续时间最长的咸潮入侵达15天。辽宁、河北、天津和山东等沿海地区由于海平面上升出现了严重的土壤盐渍化。

海平面上升不仅会加剧风暴潮灾害，增加超级台风出现的频率，还会加大洪涝灾害的威胁。当遇到天文大潮和季节性涨潮时，本已升高的海平面威力大幅增加，使潮水暴涨，影响区域更广，危害更大，原有的防潮工程功能减弱，海潮甚至冲毁海堤，吞噬码头、工厂、城镇和村庄。2008年，热带风暴“纳尔吉斯”袭击缅甸，风暴潮、巨浪和高海平面共同作用，酿成严重灾害，超过12万人遇难，约200万人受灾。2014年，广东省海域共发生风暴潮3次，造成全省直接经济损失60.41亿元。王宏也指出，上海、广州及天津这样的沿海大城市和沿海低地地区，特别是包括辽东湾、渤海湾、黄河三角洲、莱州湾、苏北沿海、长三角、杭州湾、闽浙小海湾及珠三角等泥质海岸带地区，因海面上升，使得致灾大潮高水位和风暴潮危害增强，沿海地区被高水头海水淹侵的程度和发生频率大大增加。

海平面上升还造成海岸侵蚀严重。海平面上升，海洋动力作用加强，使得海岸侵蚀加剧，特别是砂质海岸受害更大。海水易对堤岸下的海砂冲刷侵蚀，造成海岸坍塌后退。资料表明，我国70%的砂质海岸被侵蚀后退，有的海岸每年“后退”数米甚至数十米。深圳惠深沿海高速公路土洋收费站附近280米长的岸段受侵蚀，2010~2014年最大侵蚀距离为18.7米，平均侵蚀距离9.5米，建在岸边的篮球场完全消失。汕头潮阳区龙虎湾岸段侵蚀严重，导致部分堤坝崩塌，建筑物严重损坏，部分房屋墙角被掏空成为危房。

科学应对海平面上升及其带来的各种危害

海平面上升虽然是缓发性海洋灾害，但随着全球气候变暖的加剧，对沿海地区经济社会发展以及公众的生产生活的影响越来越大。如何应对？

印萍建议，一是应加强海平面上升观测系统建设，开展海平面上升、风暴潮灾害预测和沿海地区灾害风险评估，制定风险区划和减灾防灾战略；二是提高河口三角洲和沿海低地平原区防洪排涝标准，海岸防洪堤、港口码头和沿海城市重大基础设施规划建设应充分考虑海平面上升因素，并根据海平面变化趋势及时调整防洪标准和采取措施；三是开展海岸生态系统建设和滩涂修复，扩大红树林等滨海湿地面积，开展滩涂修复和养护，提高海岸带自然生态系统应对海平面上升的能力；四是严格控制沿海地区地面沉降，减缓相对海平面上升；五是完善海岸带避让制度，预留海平面上升的海岸空间，避免在高风险的避让线内建设重大工程和重要基础设施等。

夏真指出，要充分考虑海平面上升影响，重新修订城市防潮排涝标准，减少海岸及海堤侵蚀冲刷程度，提升河道排涝能力，以适应海平面上升。加强地面沉降监测，合理开发地下水资源，有效控制地面沉降，减缓相对海平面上升。在咸潮影响严重区，根据海平面上升幅度及季节变化情况，合理调配淡水资源，调整供水对策，保障供水安全。合理开发利用海岸，避免大规模破坏生态系统的开发活动，为滨海湿地、红树林、芦苇等滨海生态系统提供良好的生存环境及发展空间，提高其抵御和适应海平面上升的能力。科学围填海，保护滩涂资源，减缓海水对海岸的侵蚀冲刷。加强侵蚀岸段治理，保护海岸。修建加高加固围堤或其他防护工程，在围堤外侧种植红树林水草等植被，开展生态修复，构建生态系统与围堤相结合的立体防护网；采用人工补沙或固沙工程，建设沿海防护林，维护海岸沙丘及沙滩，科学应对海平面上升影响。开展海洋环境应对气候变化的响应监测工作，加强风暴潮、海啸、咸潮、海岸侵蚀、海水入侵和土壤盐渍化等海洋灾害的立体化监测，建立监测数据实时采集、处理、风暴潮预报的信息服务网络系统，强化海平面上升和相关海洋灾害的预警预报服务，全面提高沿海地区防御海洋灾害能力。在沿海地区向公众大力宣传保护海洋的重要性，开展海平面上升危害的科普活动，增强公众对海平面上升以及风暴潮、咸潮等海洋灾害的防范意识，使大家自觉保护海洋环境，监督海岸带开发活动，避免无序非法用海。

王宏则建议，参照联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的海面上升预测方法，做出不同的预案（包括最坏的）；在具体政策的制定上，汲取世界其他国家的经验，预先在保险业等相关领域开展调研与试点,例如提高海岸带开发的税收用于成立海面上升保险储备金等；广泛开展科普宣传，提高大众与传媒的认知。

中国地质调查局将开展海平面上升专题调查研究

中国地质调查局长期关注海平面上升调查研究工作，在我国海岸带重点岸段开展海平面上升灾害风险评估和区划，调查海堤标高和地面沉降速率，开展海平面上升、海岸侵蚀和风暴潮灾害调查，研究滨海湿地和岸滩修复技术，制定了重要沿海城市和临港工业区应急减灾方案等。在“十三五”开始实施的海岸带综合地质调查工程中，将开展应对海平面上升专题调查和战略研究，在全国重点海岸带地区开展涵盖海平面上升影响调查研究的海岸带环境地质工作，编制重点区灾害风险区划，支撑服务沿海区域建设规划、港口核电等重大工程安全、减灾防灾等国土资源管理工作。

据夏真介绍，广州海洋地质调查局自1998年开始，先后在广东大亚湾、大鹏湾、珠江口、北部湾广西近岸、福建平海—浮叶海域，以及海南乐东—陵水海域开展了海岸带环境地质调查研究，对海岸带的环境地质问题、滨海湿地（尤其是红树林）的生态环境、海岸侵淤及动力沉积作用、海水温度盐度和水质环境及海洋工程对环境地质影响等进行了较为系统的调查分析。近年来，为应对海平面上升影响及海岸带环境变化，广海局加强了对海岸带地区的地下水、咸水入侵及海滩稳定性监测，设立了《北部湾等重点海岸带综合地质调查》项目，在广西和海南沿岸有重点地选择调查基线，采用多学科立体式的调查技术，进行了约10余年的地质环境调查监测工作，建立了“三位一体”海水入侵监测系统，长期有效监测，定时采样分析；与海岸蚀淤监测剖面及调查基线结合，形成“陆海一体”监测体系。

王宏指出，要加强海岸带、特别是最易受海面上升影响的泥质海岸带地质工作；开展综合调查与监测，包括查明海岸线蚀淤、围海造陆区块稳定性、地下水位与水质变化、毗邻浅海区地质环境变化，以及新构造活动等，并重视相关基础科学研究。王宏强调，在地质历史时期海平面变化研究方面，国内的整体水平明显落后，尤其对于地质历史时期海面变化的背景情况、变化规律与预测研究几乎为空白，是当前亟待加强的研究领域。在应用地质方面，要主动介入海岸带重大工程（如围海造陆）的地质环境评价工作，提供高水平的公益性地质成果。