傾聽來自遠古的聲音

高妍+曹麗娟

翻開世界地圖，找到北緯30度，從西向東依次是北非、中東、中國長江中下游、北美。

這其中的大部分地區(qū)，都是干旱的荒漠及沙漠地區(qū)，只有中國長江中下游氣候濕潤、物產(chǎn)豐盈，為什么？要知道，大約3000萬年之前，長江中下游也曾處于干旱炎熱之中，如同今天的撒哈拉荒漠。

多年來，越來越多的研究將這個問題的答案指向青藏高原。是它的隆起導致了中國季風氣候的形成，進而造成了地球同一緯度完全兩種氣候的現(xiàn)狀。

如今，這一觀點已經(jīng)得到越來越多的人認可。但這始終只是一個概念模型、一個假說。青藏高原的隆升到底是何時、怎樣發(fā)生的？它的隆升又是如何影響氣候環(huán)境的？科學家們至今仍未給出系統(tǒng)的、準確的科學證據(jù)，甚至存在不同的學派觀點。

中國科學院青藏高原研究所方小敏研究員的工作，就是考察、采集分析樣品，尋找科學證據(jù)，以精確的年代控制和定量連續(xù)記錄，證明青藏高原隆升與氣候變化之間的確切關系。

30多年，2部合作專著，近400篇科學論文，一系列系統(tǒng)性、原創(chuàng)性的成果發(fā)現(xiàn)，不僅為方小敏和團隊贏得了國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體科學基金的支持和國家自然科學獎二等獎的殊榮，更將他們推到了青藏高原隆升與氣候變化研究的國際舞臺上，成為推動中國自然地理科學前進的有生力量。

如今，方小敏是世界范圍內(nèi)該領域的學科帶頭人之一，他說，我們要做的還有很多。

探尋地層巖石的“基因”

1983年，方小敏畢業(yè)于蘭州大學地質(zhì)地理系地質(zhì)學專業(yè)。從這一年，他真正開始青藏高原研究，碩士、博士、助教、副教授、教授、博士生導師……伴隨個人成長的，是研究的逐漸深入與拓展。

從長遠來看，方小敏的核心工作，就是研究長期氣候變化的規(guī)律與機制，及其所產(chǎn)生的影響，并在此基礎上分析、預測今后氣候變化的趨勢和生態(tài)環(huán)境的適應規(guī)律，達到預警的作用。青藏高原地區(qū)作為一個典型區(qū)域，是他們的重要研究對象。

青藏高原是世界上最高、最年輕的高原，它的隆起和形成，是新生代亞洲地質(zhì)史上最重大的地質(zhì)事件?！扒嗖馗咴先魏苇h(huán)境因素的變化，都會對我國、亞洲地區(qū)乃至全世界的氣候產(chǎn)生影響?！狈叫∶襞e例，青藏高原前一年的積雪量，會影響第二年長江中下游的降雨量，如果前一年青藏高原雪量大，第二年長江中下游的雨量就會偏多。同樣，高原地區(qū)的風沙或沙塵暴發(fā)生情況，也會對亞洲季風區(qū)和太平洋的生物化學過程產(chǎn)生影響。對青藏高原氣候變化的研究，已經(jīng)成為如今的熱點研究方向。

方小敏的研究方向是青藏高原隆升與氣候環(huán)境變化，然而他最開始從事的，以及走到今天投入大半精力研究的卻是地層巖石。

“我做的第一件事，就是跟隨李吉均院士測地層，解決青藏高原東北部的精確年代問題?！狈叫∶羲f的測地層，就是實地深入青藏高原地區(qū)，采集地質(zhì)樣品，再通過樣品磁性成分和方向的分析測定確定地層所屬年代。

確定地層精確年代，建立年代序列，是進行青藏高原研究的第一步。之后才是建立高原構造變形隆升序列，即構造變形規(guī)律；建立重大生態(tài)環(huán)境變化事件序列，即氣候環(huán)境變化規(guī)律；有了這些，才能對比分析出這些序列之間的聯(lián)系，找出高原隆升與氣候變化之間存在聯(lián)系的確鑿證據(jù)。

作為國內(nèi)最早開展這一研究的團隊，在資料匱乏、資金緊張、人員有限的情況下，他們最初的工作推進萬分艱難?！皬?983年開始研究，到1995年才有比較明確的認識和論文發(fā)表，2000年左右才開始有比較多的系統(tǒng)進展，集中發(fā)表論文?！蹦鞘亲钇D難，也最快樂的時候。

2005年，方小敏調(diào)入中科院青藏高原研究所，得以在更大的平臺上將原本的研究內(nèi)容深入推進。

到今天，33年過去，原本的團隊已從先驅(qū)者轉(zhuǎn)身成為領軍者，方小敏也已成長為世界范圍內(nèi)該領域的學科帶頭人之一，并帶出了自己的團隊。

為“假說”正名

解決青藏高原精細年代測定問題，確定青藏高原隆升與氣候變化之間的科學聯(lián)系，為了這一目標，方小敏帶領團隊進行了三十余年的積累。

這一工作的緣由是為了證明一個概念模型，也就是“假說”——上世紀70到80年代，李吉均院士等通過青藏高原科學考察和綜合集成研究，原創(chuàng)性地提出了高原隆升時間、形式和幅度及其環(huán)境效應的框架性概念模型，成為國際上高原隆升模型的主要學派之一。

方小敏所開展的工作，就是為這個概念模型提供科學的精細化和定量化證據(jù)支撐。盡管已經(jīng)有先前的研究基礎，但這仍不是一個容易完成的工作。

“原來的測定是做到了三千萬年，這次我們要推進到五千多萬年，要做透。”方小敏說，做透是一方面，另一方面還要做全、做系統(tǒng)。青藏高原區(qū)域包括多個盆地，每個盆地的具體情況都不一樣，要獲得全面、客觀的數(shù)據(jù)和證據(jù)，就要每個區(qū)域都覆蓋到。而要做系統(tǒng)，就需要系列證據(jù)的支撐，比如盆山耦合特征、水系演化特征、孢粉等生態(tài)氣候記錄變化、地層沉積物剝蝕記錄、礦物風化記錄等等，每一項證據(jù)的獲得都需要長期、深入的研究。

最終他們確定了青藏高原東北部的臨夏盆地、貴德-西寧盆地、酒泉盆地和柴達木盆地為該區(qū)域的代表，分別深入盆地系統(tǒng)采集樣本，再大小地層巖石一起帶回北京進行分析研究。

多少天風餐露宿，多少次險中求全，多少次廢寢忘食，終于換來了系列研究成果——他們首次用精細年代控制和多指標連續(xù)記錄確定了青藏高原東北部新生代地層年代序列、重大構造變形隆升事件序列、重大風化剝蝕事件序列、黃河上游形成演化過程和重大生態(tài)環(huán)境變化事件序列，明確指出了幾千萬年以來該區(qū)隆升過程和環(huán)境效應之間的可能聯(lián)系，建立了兩者之間更加清晰的關系模型。

用方小敏的話說，他們解決了三個問題：高精度年代測定、高原晚期隆起的構造過程，隆起過程中的氣候變化記錄。而在背后支撐這簡單三句話的，是377篇論文（SCI收錄177篇，EI收錄47篇，CSCD收錄190篇）。

這一成果不僅推動了我國青藏高原與環(huán)境效應的研究，更對相關國際研究產(chǎn)生重要影響，比如它使國際更加關注構造隆升與氣候環(huán)境效應和大江大河演化，使一些新的年齡節(jié)點（如360萬年）成為國際構造—氣候相互作用的關注點，更將青藏高原東北部推到了國際高原研究的前沿熱點。

他們提出的高原隆升與環(huán)境效應概念模型，被寫進美國教科書，被包括Nature在內(nèi)的SCI他引3492次，被CSCD他引3113次，單篇最高他引191次，2014年來連續(xù)三年入選Elsevier出版社發(fā)布的中國高被引學者榜單；臨夏盆地記錄的高原東北部隆起和氣候變化被2004年GeoTime雜志點評為當年全球盆地研究亮點，被國際一流學者綜述論文圖文引用，認為是來自高原北部不多確定性的構造隆升證據(jù)。

因為這一系列成果，他們被國際會議特邀報告10次、大會和分會主席12次、國際組織任職3人次；2次獲得教育部一等獎、2人獲得國家杰出青年基金和中科院“百人計劃”。

特別值得指出的是，2011年，方小敏領銜完成的“晚中新世以來青藏高原東北部隆升與環(huán)境變化”項目獲得國家自然科學獎二等獎，負責的團隊2010年獲得國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體科學基金的支持。

從青藏高原到全球氣候環(huán)境

因為方小敏團隊在青藏高原隆升與氣候變化領域所作出的突出成績，他們得到了更多的關注與支持，也贏得了更多的機會。

2013年1月，他們開始承擔國家重大科學研究計劃全球變化研究計劃項目“中國西部大陸剝蝕風化與青藏高原隆升和全球變化的關系”，方小敏任首席科學家。

這是一個舉全國優(yōu)勢資源合力開展的項目。

項目匯集了中科院青藏高原研究所、中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所、地球環(huán)境研究所、地球化學研究所、蘭州大學、天津師范大學等多家單位的精干團隊，幾乎就是該研究領域的“國家隊”。

這是一個科學意義與政治意義并重的項目。

項目旨在通過開展中國西部近現(xiàn)代風化過程與碳循環(huán)、新生代剝蝕記錄與有機碳埋藏、新生代硅酸鹽化學風化歷史與CO2消耗通量、以及青藏高原隆升與剝蝕風化和全球變化相互作用等研究，從不同時間尺度上揭示我國西部大陸剝蝕風化通量變化及其碳消耗變化規(guī)律，了解自然界對大氣CO2的自我調(diào)節(jié)機制，探討高原隆升對全球變化的影響，形成可能的、新的理論突破。如果能夠成功建立“高原隆升—大陸風化—全球變化”新的理論模型，不僅能夠提升中國科學研究的影響力，更可以為全球快速變暖環(huán)境下我國氣候和生態(tài)環(huán)境變化的影響與對策、國家碳排放談判，提供堅實的地質(zhì)理論支撐。

這是一個實際做起來比想象中難很多的項目。

在國際上，新生代長尺度的記錄主要來自海洋，陸地的氣候記錄很少。我們的科學家所選擇的幾乎是一個空白領域。這決定了他們的每一步推進，都需要科學詳盡的數(shù)據(jù)支撐，每一句觀點，都需要一系列文章“撐腰”，正如方小敏所說：“我們說話都是要講證據(jù)的”。

這同樣是一個碩果累累的項目。

臨近結題，雖比預期進展要艱難許多，但仍有不少重要進展，比如：

（1）定量估算了青藏高原不同氣候區(qū)巖石風化侵蝕速率和碳通量，揭示了季風區(qū)碳酸鹽和西風區(qū)碳酸鹽與蒸發(fā)巖是區(qū)域風化的主體，硅酸巖風化較低，整體西風干旱區(qū)風化低于季風濕潤區(qū)1～2個數(shù)量級；高原中部湖泊是碳源，而入湖河流為碳匯；剝蝕對風化強度有明顯控制作用。

（2）初步建立了青藏高原東南部印度季風區(qū)、東北部東亞季風區(qū)和北部西風干旱區(qū)新生代年代地層序列、重大剝蝕事件序列和重大構造變形隆升事件序列，首次從構造尺度和近現(xiàn)代尺度共同初步揭示出構造是剝蝕事件發(fā)生的主控因子，新生代全球溫度變化控制了化學風化強度變化。

（3）首次高精度獲得了我國P/E事件（新生代歷史中一次與現(xiàn)在升溫速率最相似的全球快速升溫事件）時期陸相記錄，發(fā)現(xiàn)陸相煤層中P/E事件的存在和風化增強現(xiàn)象，從而為陸源生態(tài)系統(tǒng)在快速增溫下的響應和當前為碳排放增加及自然反饋機制的研究提供了扎實的理論基礎。

…………

現(xiàn)階段，他們正將相關研究進一步細化、總結。他們的成果也已在相關領域產(chǎn)生了積極的影響，在與國內(nèi)外同行的交流過程中得到了很高的評價。

“高危職業(yè)”的進擊

采訪中，應要求，方小敏回憶了很多出野外的難忘經(jīng)歷——

有工作太猛導致高原反應強烈不敢睡覺，也有通過祁連山斜坡陡坎時的有進無退險中求全；有不慎從高處滑落、跌落，也有連夜開車從高原中央無人區(qū)倫坡拉盆地奔襲至拉薩求醫(yī)；有在臨夏盆地紅層陡坡學會“順溜”跑坡新技能，更有在4500多米的柴達木山上度過的只有餅子、涼水與“戰(zhàn)友”陪伴的50歲生日……

這些或驚險或心酸的過往，在他口中都成了“有趣”的故事。在每年兩三個月出野外的日子里，這些故事時有發(fā)生。

我們調(diào)侃這是個“高危職業(yè)”，方小敏卻說：“搞這個行業(yè)本來就是與風險相伴的，只有萬分小心。”每次出高原野外，他都會叮囑再三：絕不能跑，去哪都要一步步走；絕不能表現(xiàn)，要勻著干，哪怕慢一點。一切都是為了安全的去，安全的回，因為在險惡的高原環(huán)境里，任何一點疏忽都有可能致命。

盡管說著“高?！薄昂笈隆保叫∶魠s沒想過停下腳步，反而更加樂在其中，下一步的工作也都已安排好。“我們接下來要開始做青藏高原南部和東南部印度季風區(qū)的研究，會去尼泊爾喜馬拉雅山出野外，實地采樣，還是老規(guī)矩，先做地層年代！”