地质学第5轮学科排名（10年发展战略II:发展目标与优先发展领域）

董云鹏、任建国等编者按：为了更好地了解地质学科发展现状和未来发展趋势，《沉积之声》公众号平台转载董云鹏教授、任建国研究员等牵头撰写、发表在《科学通报》（2022年8月,第67卷,第23期）的《地质学科未来5-10年发展战略：趋势与对策》一文限于篇幅，分两期推送，以飨读者，下面我们就来聊聊关于地质学第5轮学科排名?接下来我们就一起去了解一下吧!

地质学第5轮学科排名

董云鹏、任建国等

编者按：为了更好地了解地质学科发展现状和未来发展趋势，《沉积之声》公众号平台转载董云鹏教授、任建国研究员等牵头撰写、发表在《科学通报》（2022年8月,第67卷,第23期）的《地质学科未来5-10年发展战略：趋势与对策》一文。限于篇幅，分两期推送，以飨读者。

1.地质学学科“十四五”发展目标

我国地质学发展的良好态势为十四五可持续发展奠定了坚实基础。十四五地质学科发展目标将从地球系统研究国际前沿重大科学问题和国家重大需求出发, 在“三深一系统”研究战略的引领下, 聚焦固体地球及其与地球系统其它圈层相互关联的交叉学科重大科学问题, 在以下六个方面着力推进、达成主要发展目标：

（1）遵循“三深一系统”战略方针, 聚焦地球系统, 继续大力调整和凝聚地质学的研究方向, 早日实现针对地球系统研究的“大地学”学科理念, 实现科研团队组织模式和地质学教育专业的重新调整。争取未来5-10年在分支学科之间及其与外部学科边缘交叉, 催生新的学科生长点和新的“跨学科”方向。

（2）继续深入推进地质学科面向“深地、深海、深空和地球系统”的理念革新, 改变地质学研究思维方式, 扩大研究时空尺度, 从研究区域地质问题扩展至探讨整个地球的深地、深海、深空以及地球系统科学问题, 从传统地质学基础研究转向地球系统多圈层相互作用及其协同演化, 从中低层次的基础研究提升至具普适意义的理论概括和原始创新高度。未来5-10年, 争取取得一批立足于地质学的地球系统科学重大原创理论。

（3）加强宜居地球形成演化与全球变化研究, 促进人类社会可持续发展；强化服务国家重大战略需求和面向国民经济主战场的意识, 做到服务国家战略需求和基础理论创新并举。在服务于国家战略需求中凝炼重大地质学科研究课题, 并进而为国家战略需求服务。继续提升地质学科服务国家经济建设的能力, 在石油、矿床、水文、工程地质等传统领域继续发挥重要作用, 同时积极参与国家碳中和的战略。在未来的5-10年, 力争在二氧化碳地质封存领域提供地质学科智慧, 服务“碳达峰、碳中和”国家目标。

（4）强化地质学创新发展的国际合作。以重大科学问题为导向, 采取开放式的创新发展模式, 广泛开展高水平国际合作, 在合作中学习新观念、新思维和新方法。未来的5-10年, 推动中国地质学家从区域地质走向全球地质, 参与国际学术竞争, 不断提升国际影响力。

（5）加强实验测试平台、技术和大数据平台等基础设施建设。进一步优化提升地质学科国家重点实验室科学方向、运行机制体制和测试水平, 围绕“三深一系统”战略方针, 立足满足国家重大战略需求, 完成国家重点实验室优化整合, 建成地质学科国家基础学科研究中心, 增强服务科学研究和满足国家需求的能力, 培育更多的创新研究群体。基于国家重点实验室大数据平台基础, 充分利用过去十余年海量爆发的地学大数据, 争取在十四五期间建成全国地质学科大数据共享平台。

（6）适应地质学学科发展的新趋势, 积极培养一批既能从事基础理论创新、又能服务国家重大需求的复合型创新人才。十四五期间积极开展对地质学本科教育的改革, 调整学科组织架构, 革新教学内容；同时, 推动青年学者积极参与地球系统科学研究工作, 在实践中培养高层次青年人才。

2. 优先发展领域

科学判断和精准确立优先发展领域在一定意义上关系到未来我国地质学的发展方向和发展质量。为此, 我们必须首先确保优先领域遴选指导思想的正确性和遴选原则以及遴选过程的合理性。遴选优先领域的指导思想：从国家战略需求和世界科技前沿高度出发, 以满足国家重大需求和我国经济发展以及有利于推动我国地质学基础研究取得重大突破的重大基础科学问题为导向；注重中国特殊地质问题与全球性地质问题相结合；注重有利于促进我国已有研究基础的重大地质科学问题的未来发展；注重有利于揭示地球系统多圈层相互作用过程中固体地球圈层（构造）作用。遴选过程具体包括：多渠道广泛征集和听取工作在地质学科研教学第一线国内外专家学者的意见, 收集参阅近年国内外地质学发展相关战略报告、项目申请报告、国内外地质学相关会议议题, 充分开展不同层面的交流、讨论、论证和评审等。围绕优先发展领域, 开展关键科学问题和重大应用问题的深化、集成研究, 产出系统化的创新成果。

（1）地球关键金属元素的分布和循环

关键金属（指稀土、稀有、稀散和稀贵金属）是支撑航空航天、电子信息、高端制造、新能源、新材料等重点领域发展的重要物质基础, 不仅对我国国家经济社会发展和国防安全十分关键, 而且成为工业4.0时代全球经济发展和先进制造业的重要战略资源。关键金属矿产在全球范围内分布极度不均匀, 其形成和分布受制于元素在地球不同圈层之间的循环和演化过程。关键金属元素在地球圈层相互作用过程中的迁移、转化、富集和成矿作用机制及资源分布规律已成为国际地球科学的热点问题和前沿领域, 其中关键的科学问题包括：地球关键金属元素的三维分布特征、板块构造和地幔柱在关键金属元素循环和分布中的全球尺度效应、壳幔物质交换中的关键金属元素循环、地表作用中的关键金属元素循环和分布、地球内部各种地质作用（岩浆作用、变质作用、热液活动等）过程中关键金属元素的运移和富集。

（2）大陆形成演化与板块构造的起始

大陆和板块构造是行星地球独有的地质特征, 是宜居地球形成的最重要物质和构造基础。主要的关键科学问题包括：大陆形成过程与构造机制、大陆物质来源、板块构造产生的构造背景、板块构造出现的时间的标志、板块构造在地球上产生的必要条件、板块构造发生的过程、板块构造启动的机制、板块构造与早期大陆的关系、与类地行星的地质构造对比及其启示等。

（3）俯冲带壳幔相互作用的矿物学和岩石学过程

板块俯冲引发的深部物质循环过程是地球内部的一级运行机制, 是国际地球科学研究的重要前沿。俯冲带壳幔相互作用是一个复杂的物理化学过程, 涉及俯冲带变质作用、交代作用、岩浆作用等一系列地质过程。这些过程发生的机制和方式与汇聚板块边界的地质结构、物质组成、热状态、俯冲速率、俯冲角度等因素密切相关。关键科学问题是将俯冲带变质、交代和岩浆作用有机地结合起来, 通过矿物学与岩石学、地球化学等多学科研究与现代原位微区分析技术、实验研究、数值模拟等手段相结合, 查明俯冲带地质作用过程, 揭示各种元素在地球内部的迁移过程、机制及其环境和资源效应, 深入理解俯冲带壳幔相互作用的控制因素、化学地球动力学机制和过程。

（4）地球深部过程与动力学

地球深部过程是固体地球内部和浅层构造变动和物质循环的动力源, 构成了控制地球系统各圈层相互作用的第一驱动, 是宜居地球环境和构造-生物协同演化的关键。因此, 亟待在深地、深海、深空和地球系统科学战略引领下, 深入研究地球深部过程与动力学, 探讨多圈层相互作用过程及其动力学机制。主要科学问题有：固体地球圈层形成与演化、地球历史中构造体制转化的原因和机理、固体地球各圈层的性状与物质循环、固体地球各圈层的相互作用和互馈机制、地球深部结构和动力学机制、构造体制转换的原因和机理、板块构造和地幔柱的形成条件和动因、地球深部流体和挥发份的构造作用等。

（5）深部过程与浅表系统互馈及宜居地球环境

深部构造与浅表系统（包含水圈、大气圈和生物圈）构成相互作用的动态耦合体系。深部构造控制和驱动浅表构造地貌过程, 构造地貌演化影响着气候环境变化, 进而控制着大气、水和生物资源的发展变化。而水圈、大气圈、生物圈又反作用于地表过程, 并且通过沉积加载和侵蚀卸载等影响地球内部的应力状态, 借助重力均衡来调整深部物质垂向和侧向的运动, 参与固体地球构造过程。深部构造与浅表系统的耦合作用过程对区域和全球气候、生态环境和生物演化产生重要影响并营造宜居地球环境。关键科学问题主要有：深部构造对于浅表系统控制、浅表系统的反馈作用、深部构造与浅表系统的耦合过程及宜居地球环境的形成。

（6）地球圈层相互作用与特提斯构造域盆山体系动力学及资源环境效应

新生代印度-欧亚板块的陆陆碰撞及持续的汇聚造就了特提斯构造域青藏高原及环青藏高原盆山体系。该盆山体系不仅是研究特提斯构造动力学、盆-山耦合关系、活动构造和地震、构造-地貌-环境协同演化的最佳天然实验室, 也是我国最大的天然气勘探区和战略接替区。因此,以特提斯构造演化为核心, 以青藏高原及环青藏高原盆山体系为研究对象, 开展构造-地貌-环境协同演变研究, 探讨特提斯构造演化过程中的盆山体系结构与地球动力学、成盆过程与大型气田富集机理。该向研究不仅有望实现地质学基础理论创新, 而且能为保障国家能源安全和重大工程建设提供理论支撑。关键科学问题主要有：特提斯构造演化过程中的盆山体系结构与地球动力学、区域活动构造与地震灾害、高原隆升引发的构造-地貌-气候-环境的协同演变、高原内部及环青藏高原盆山体系成盆过程与大型油气田富集机理。

（7）生命之树重建与地球宜居性的演化

地球是已知在太阳系中唯一支持生命存在的星球, 壮阔的生命现象是宜居地球最为显著的特点, 生命的起源、演化及其与地球无机环境之间的关系是永恒的科学命题。生命之树是达尔文进化理论的核心思想之一, 即地球上的所有生物都起源于一个共同祖先, 它们之间的演化关系可以用一棵树的形式表达。生命自 40 亿年前起源以来, 对地球宜居性的演化产生了巨大影响,改变了地球表层的物质循环。因此, 未来优先发展领域拟围绕“生命之树重建与地球宜居性的演化”这一重大科学前沿方向, 依托我国丰富而优越的古生物资源、人才队伍和综合实力, 利用新技术手段、大数据和模拟方法, 揭示生物各类群的起源、演化过程及其对地表环境的影响, 研究生命在重大地质、环境、气候事件中的响应过程, 探索宜居地球的形成和演化。关键科学问题主要有：主要生物类群的起源和演化、生命宏观演化过程、重大生物演化事件的发生过程和原因、生物与地球表层系统的互馈作用过程与机理、宜居地球环境的演变过程等。

（8）新生代多圈层相互作用下的多尺度气候环境变化动力学

中国大陆具有独特复杂的地貌和气候特征, 是研究地球多圈层相互作用下多尺度气候环境变化动力学的最佳区域之一。未来优先发展领域为“新生代多圈层多尺度气候环境变化动力学”,通过全球变化和地球系统科学的深度融合, 扩大研究范围、提高时空分辨率、实现气候要素定量化、区分人与自然因素的不同贡献, 发挥多种地质生物载体的集成优势, 以多时空尺度气候变化动力学为主线, 查明新生代百万年至季节尺度气候变化的特征和机理, 提出地球气候环境系统变化新理论, 预估未来气候变化趋势及环境影响, 为适应和应对全球变化提供科技支撑。该领域应关注以下关键科学问题：不同时间尺度季风-西风的演化规律和影响、海-陆-气相互作用对西风-季风气候时空变异的调控、极端气候环境事件的规律和机理、人与自然相互作用的规律和趋势。

（9）沉积物质的产生、发展与演变, 以及高分辨率年代地层系统

以动态变化的理念研究沉积物的风化、侵蚀、搬运、沉积过程是沉积学研究永恒的主题。主要科学问题包括：陆源碎屑物质产生与发展的决定因素与通量、异常富集的沉积金属元素的控制因素与机理、沉积作用是如何控制沉积物由陆到海（湖）的剥蚀-搬运-堆积（源汇）过程、沉积作用和沉积特征之间的响应关系和控制机制、从时间尺度如何定量恢复沉积物质的通量并探讨沉积物质随时间演变的规律。同时, 高分辨率综合年代地层系统是沉积学的关键。未来将以生物地层相对年代格架为基础, 综合化学地层、磁性地层、旋回地层、事件地层等信息, 依靠同位素年代地层学赋予的绝对年龄, 建立可在区域和全球识别与对比的年代地层框架。其关键在于古生物化石分类体系的完善和定量化以及高精度放射性同位素年龄和“地时”研究计划和化学地层的综合应用等。

（10）地球动力学过程与成矿机制

板块构造和地幔柱构造主导的各种地球动力学过程诱发地球各圈层内部及其之间的构造-岩浆-变质-流体活动, 促进金属元素、挥发份和络阴离子的循环、迁移、分配、富集和沉淀, 最终在大陆浅部和大洋深处形成丰富多样的矿产资源。地球动力学过程与成矿机制优先发展领域主要包括：研究各类地球动力学过程有关的成矿作用特征, 阐明壳幔相互作用对物质-能量交换及成矿物质聚散的控制, 揭示发现大型-超大型矿床的形成条件与时空分布规律。主要科学问题有：板块边界成矿动力学、大陆碰撞成矿作用、陆内成矿及其动力学机制、地幔柱成矿作用、层圈相互作用与金属元素壳-幔循环、克拉通岩石圈改造与巨量金属成矿、盆地动力学与成矿作用时空演化、现代海底热液活动与多金属硫化物及富钴结壳的成因机制、地球关键带地质-生物过程与表生成矿、构造控制的流体过程及其资源能源效应。

（11）常规油气- 致密油气- 页岩油气- 煤系气序列成藏以及煤矿富集机制

含油气盆地受不同的构造沉积与油气系统演化过程的控制作用, 形成常规油气-致密油气-页岩油气-煤系气的序列成藏特征, 油气藏类型从常规油气到致密油气, 再到页岩油气, 其控制因素包括埋深（成岩作用）、沉积相与岩相、储层类型、裂缝发育程度等。亟待发展和完善“常规-非常规油气序列成藏”理论。需要重点关注的科学问题有：深层-超深层系油气资源形成机理、致密油气-页岩油气形成富集与保存机理、煤系气成藏与产出的动力学机制。其中, 探索深层页岩气的赋存与富集机理, 揭示其主控因素, 将为开辟页岩气资源接替阵地提供科学依据。煤炭在一定的时期内仍然是我国最主要的一次能源, 煤中显微组分和矿物质决定了煤炭的利用效率和洁净利用程度。关键科学问题有：不同聚煤环境下显微组分的来源和形成机理、煤中有机质和无机质相互作用、煤中战略性关键金属赋存状态和成矿机理。

（12）“一带一路”重大水文地质和工程地质、城市地下空间利用

地下水与生态系统相互作用的关键机理是“一带一路”水文地质和工程地质的基础。以地下水的生态功能为核心, 优先发展生态水文地质学的理论与方法, 建立定量分析评价地下水与生态系统相互作用的多尺度、多过程耦合模型。主要研究方向包括：地下水影响湿地和陆地植被生态的关键机理研究、地下水-地表水相互作用及其生态效应的量化理论和方法、岩溶含水层的生态水文地质特性。同时, “一带一路”沿线工程的安全建设与运营, 亟需加强水文地质和工程地质问题的孕育与演化规律研究, 并实现风险防控。关键科学问题包括：活动构造与气候变化下水文地质工程地质演变规律、高原隆升-河谷深切-岸坡卸荷-岩体损伤耦合过程与规律、“一带一路”沿线工程岩土体的分布规律与典型水文地质工程地质问题防控技术。另外, 城市地下空间开发、地下水资源可持续利用与安全保障机理, 对提升我国城市地下空间利用水平具有重要意义。

（13）月球- 火星的物质组成、结构、演化及行星宜居性

行星地质学优先聚焦月球和火星的重要科学问题, 部署小天体形成与类地行星初始物质组成研究, 同时兼顾冰卫星、地外海洋及地外生命的探测。优先研究方向和科学问题包括：1）月球深部物质组成和结构及其对地-月系统形成的约束, 科学问题为月球岩浆活动和热演化史、完整的月球撞击历史、月球水和挥发分的分布和来源、月球内部物质组成、月球内部结构；2）火星的宜居环境及其演化, 科学问题为火星的岩浆活动历史、现代火星水和其他挥发分的分布、火星的古环境及其演化、火星的撞击历史及影响、火星的磁场及粒子逃逸机制、火星多圈层的相互作用机制；3）小天体的形成与类地行星初始物质组成；4）冰卫星、地外海洋与生命探测。

参考文献

董云鹏, 任建国, 张志飞, 邓军, 郭安林, 张兴亮, 胡修棉, 王强, 李建威, 邱楠生, 孙有斌, 赵国春, 张进江, 彭建兵, 林杨挺, 初航, 吕大炜. 科学通报 67, 2708 (2022); doi: 10.1360/TB-2022-0194

图文：董云鹏, 任建国等

校对：胡修棉，赖文，祝上

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