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方小敏:寻一粒沙石 解万年之谜

2021-10-20 中国科学报 韩扬眉
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方小敏在野外。中科院青藏高原研究所供图

  在方小敏的办公室里,一张详细的青藏高原地图占据着半个墙壁。他时常独自一人伫立在地图前,进行关于青藏高原隆起与环境变化之间关系的“遐想”。一旦蹦出点想法,他便迫不及待地带着团队,兴致盎然地前往青藏高原这个“天然实验室”,寻找证据,寻一粒沙石、一方水土,破解青藏高原千万年前的演化奥秘。

  从事青藏高原隆起与环境变化研究38年,中科院青藏高原研究所研究员方小敏在青藏高原隆起的地貌演化与气候环境效应、中国西部大陆剥蚀风化与全球变化的关系等方面取得了一系列创新性成果。至今,他对青藏高原的热爱与兴奋感依然丝毫不减。

  发现新的环境变化证据

  过去,诸多学者对青藏高原隆升和环境变化做了大量研究,提出了诸多“假说”,但缺乏精确的年代控制和定量连续记录支持,难以获得科学共识。获得精确的科学数据、进行扎实求证和创新,是方小敏的愿望。

  就在近日,方小敏团队在《科学通报(英文版)》发表文章,宣布在云南发现了新的地质历史证据和环境记录。通过古地磁、火山灰、沉积学和地球化学等研究,他们重建了青藏高原隆升导致亚洲季风演化的历史,准确揭示亚洲季风在4100万年前推进到云南。

  他们在尼泊尔的研究发现,青藏高原还未隆升时,在北纬20度以南就有了热带季风。但季风如何从北纬20度以南向北扩展?方小敏团队在北纬26度云南中部相隔500公里的两个盆地,找到了相同的始新世环境变化记录。

  “这相当于是铁证啊。”回想当时的发现,方小敏仍十分兴奋。他们发现在4100万年前,始新世早期的干燥环境突然转变为海洋性季节湿润环境,这表明热带季风在4100万年前跃迁到亚热带南部。团队因此提出,青藏高原的隆起、特提斯海退却以及南极变冷可能是热带季风增强和向北扩展的共同“推手”。

  完成一项研究成果,方小敏并未止步,“现在,让我最兴奋的是北纬30度左右的川西地区”。最近连续数月,方小敏带领团队加班加点,出野外、测样品、做模拟,以期尽快揭示相关机制,用精确的科学数据接续编织青藏高原隆升与亚洲季风、环境响应的故事。

  从“不适应”到热爱

  与青藏高原结缘,成为一名地貌和气候环境变化专家,方小敏小时候从未想过。他出生于湖南省冷水江市一个武术和中医世家,曾想过当一名医生。

  恢复高考的第二年,方小敏刚满16岁便进入了兰州大学地质地理系地质专业。方小敏毕业后留校任教,有幸在当时学校里有特色、实力强的冰川冻土研究室,师从中科院院士李吉均。

  那时的西北地区贫穷偏远、常有风沙,让这位从南方来的年轻小伙“很不适应”。当得知自己作为“师资力量”被留在兰州大学时,他还有点“闹情绪”。直到一次“被迫”的古冰川求证之行让他改变了想法。

  1983年,李吉均带队到庐山寻找被李四光称作第四纪冰川遗迹的证据。在那里,他们发现了大量热带地貌和沉积证据,见证了中国大地之美和科学求证发现的乐趣。

  在广阔的野外,导师行云流水般画出山川河流、地貌地层和植物动物演化等之间的关系示意图,还现场手把手地教方小敏画,画完就去考察验证……

  渐渐地,方小敏爱上了青藏高原,“这个方向很有特色,既可回归自然、放飞自我、赏阅美景、强身健体,又可探知大地奥秘、求证思想假说,尤其青藏高原对全世界来说充满神秘,做出来新颖的成果,就会很有成就感、自豪感”。

  “尽管当时各种条件都很差,大家却纯粹地做研究。”方小敏说。

  如今,方小敏取得的成果被国际公认。他通过自然地理学与地质学相结合的途径,以新生代盆地沉积和地貌演化为切入点,研究青藏高原隆升和亚洲地理格局演变与气候环境变化,揭示高原构造隆升—风化剥蚀—气候变化之间联系及其对全球变化的影响与响应。他曾两获国家自然科学奖二等奖,在国际高水平期刊发表270篇论文,2014年至2020年连续6年入选爱思唯尔出版社发布的中国高被引学者名单……

  不累,是幸福

  青藏高原的冬天,白天只需穿一件薄薄的衬衣,到了晚上穿着厚棉袄、盖着厚被褥依然瑟瑟发抖。“我们睡的帐篷外面全是冰疙瘩,早上起来要先晒太阳再开始干活,就像旱獭一样。”谈起在青藏高原的生活,方小敏笑了。

  方小敏把自己的工作看成是“做实验”。地理学家将地球上已经产生的各种各样的实验结果进行“拆解”并分析其机制。现代技术手段的应用让求证变得“神奇”了。比如通过一块化石、一把火山灰甚至沉积物中的一颗锆石就可知一个区域的年龄,分析几微克沉积物中的自生矿物或有机质就可以知道过去的气候和生态环境。

  “地球系统是平衡的,有自己的运行规律,只不过某一时刻某个过程或因素占了上风。我们研究历史就是为了理解现实,了解和提供应对未来气候环境变化的机制和策略。”方小敏说。

  如今,地球科学已进入“系统”时代。方小敏深知,未来的创新突破点在交叉科学。在他的团队里,有古地磁构造、环境磁学、盆地沉积、热年代学、风化剥蚀、有机化学、孢粉等不同学科方向,“科学就是要交叉参与辩论碰撞,才会有创新”。

  “在完成大量文献阅读和学术交流或辩论后,冥思苦想出了一个好点子,我就会热血沸腾,想赶紧出野外、找证据,加班加点研究,看看到底是不是自己想的那样。如果是,那就更兴奋了,想连夜把文章写出来,这样即使很辛苦也是幸福的。”方小敏说。

  (原载于《中国科学报》 2021-10-20 第4版 综合)
打印 责任编辑:阎芳

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