在海洋地质学者眼中，一滴海水可能折射着许多参数信息，一颗砂砾可能蕴含着千万年间的变换。

   耕海探洋，时间在地壳上留下的痕迹尽收眼底，俯仰之间，探索的是海底千百万年来的默默沉积。

   曾志刚、孙卫东、万世明、高翔、张国良、张鑫、董冬冬……立博体育在线:海洋地质与环境重点实验室（以下简称地质室）这些中青年一代的探索者们，站在老一辈科学家的肩膀上，摘下了一个又一个海洋地质学领域的桂冠，谱写着海洋地质研究的新篇章。

引起国际学术圈“地震”的地震研究

   板块汇聚边界—俯冲带是地球上构造活跃、矿产资源丰富、地震和火山等自然灾害频发的地带。国际上的传统观点认为，大地震发生于“强”断层。

   2014年，海洋所地质室研究员高翔通过对全球多处俯冲带断层强度及最大地震震级的对比研究发现，大地震更易发生在俯冲断层强度较弱的俯冲带，首次提出“光滑的板块俯冲造成弱断层，相对于粗糙的板块俯冲更易引发大地震”的全新理论。这一颠覆传统的研究很快引起了国际学术圈的“地震”，《科学》期刊曾评价，“这一结果可以直接应用于地震和海啸的防灾减灾工作。” 

   2017年，他又提出“大地震与其下方的慢地震在断层流变特征上是分离的，慢地震的发生受地幔楔角附近特殊的地质条件控制”理论模型。《自然》审稿人评价，该研究是全新的理论模型，必将引起众多俯冲带研究学者和断层机制研究学者的极大兴趣。

   海底板块俯冲不仅是重要的板块构造驱动力之一，也构成了地球上大规模的物质循环（包括碳循环），其中二氧化碳可能对岩浆的形成起到关键作用。但由于长期以来并未得到研究证实，因此，深部碳循环与地幔来源岩浆之间的关联一直不明。

   海洋所研究员张国良等科研人员在科学考察中，于南海首次发现了碳酸盐化岩浆，证实碱性玄武岩可以直接由火成碳酸岩演化而来。这不仅为揭秘深部碳循环打开了一扇窗，还将推动有关深部碳对岩浆活动、地表环境的影响等相关研究。他们关于揭示南海地幔组成本质的成果入选立博体育:年度“立博体育在线:十大海洋科学进展”。

   在漫长的地质历史时期，地球板块俯冲样式随着地幔温度降低发生过重要的转变。这对大陆地壳的演化、造山作用的过程、地幔的热状态变化以及地球内部物质循环等都有非常深远的影响。

   海洋所博士后刘鹤，海洋所深海极端环境与生命过程研究中心主任、研究员孙卫东通过研究指出，板块俯冲样式从地球早期的间歇式俯冲转变为持续性俯冲会加快地幔的降温速率，造成碱性玄武岩在全球范围大量增加，进而通过统计学手段首次确定地质历史时期的持续性板块俯冲作用开始于21亿年前。

   立博体育在线:科学院院士李曙光曾说：“板块构造学说自20世纪60年代确立以来，经历了半个多世纪的发展。但是板块构造的起始时间与样式转变时间等问题，至今仍未得到解决。这项研究为板块构造样式的转变时间及其对地幔热状态的影响等问题提供了重要证据。”

   同年，刘鹤、孙卫东等人根据海水、蚀变洋壳具有极低的Th/U比值的特点，结合板块构造理论，首次以全球弧岩浆岩的Th/U的变化限定了地质历史时期两次全球性氧化事件的发生时间，得到了国内外地学工作者的高度评价。

   海洋所地质室副主任、研究员董冬冬作为首席科学家设计完成了国内首个西太平洋雅浦俯冲带综合地球物理科考航次，在该区初步构建了国内领先的综合地球物理观测网络。首次发现雅浦弧前区域发育大型滑塌体，并通过俯冲侵蚀研究推断出产生滑塌的原因。

精进探测技术 发展海底热液地质学

   在当今海洋科学研究中，海底热液地质过程及其资源环境效应是前沿热点之一。

   有关它们的形成过程和流体条件等问题长期存在争议，学界对热液流体的深部循环及其物理、化学变化的认识不足，更不了解断裂构造、岩浆活动、流体—岩石相互作用、沉积物和海水等因素对海底热液产物的形成和保存的多重约束，这严重制约了对海底热液产物形成机理及其硫化物资源潜力的认知。

   针对海底热液系统及其成矿控制机理问题，海洋所地质室主任、研究员曾志刚及其合作者首次对全球范围内的海底多金属硫化物进行了系统的Re-Os含量及其同位素组成研究，发现海底多金属硫化物中Re和Os主要来自海水。明确玄武岩为洋中脊硫化物等热液产物的形成提供了硫和铅，发现硫、铅源以及流体过程是控制硫化物中硫和铅同位素组成的关键因素。

   针对热液地质过程对海底环境的影响机理的问题，他们从硫化物、热液柱、海底生物等多个角度评估热液活动的热—质通量及其资源潜力，突破了限制掌握硫化物资源潜力的关键瓶颈。

   同时，还发展出海底热液活动及其硫化物资源调查新模式与方法，指导冲绳海槽深海热液活动综合调查并开拓海底热液活动研究新区，填补了立博体育在线:在弧后盆地热液地质过程基础研究及硫化物资源调查的空白，推动了海底热液地质学的发展。

   由于深海压力、温度、腐蚀性等条件带来的困难和挑战，现阶段对深海冷泉/热液喷溢活动依然缺少直接、有效的原位探测方法。

   海洋所研究员张鑫等人研发出深海激光拉曼光谱原位定量探测系统和系列化的拉曼探针，及深海综合取样系统，解决了研究深海冷泉、热液系统原位探测与精准取样难题，为深海冷泉、热液系统的演化，海底天然气水合物的快速形成机制等科学问题的研究提供了原位数据和样品支持。

   基于“科学”号科考船在2016年深海热液航次中，科考队员利用深海原位拉曼光谱探针采集的数据资料，张鑫、孙卫东等在1400米深海热液区发现了喷发含有超临界二氧化碳流体的热液喷口。这是第一次在自然界中发现超临界二氧化碳。

   热液所特有的化能生物群落具有不依赖阳光和嗜热特性，深海热液系统被认为可能与地球上初始生命产生的环境类似。但热液流体中缺少氨基酸的关键元素——氮，此次发现为地球早期从无机到有机的过程提供了绝佳反应介质。

   基于这项科研成果，他们提出了新的地球生命起源假说：地球早期，存在于海洋与大气交界面的超临界二氧化碳层富集大量氮气，并与海水和露出海表面的岩石矿物结合，催化产生有机物，成为生命源头。

面向国际前沿 寻找西太规律

   海洋是古老的，更是神秘的，她的每一道褶皱都暗藏玄机，每一次变化都可能引发令人意想不到的蝴蝶效应。

   海洋所地质室副主任、研究员万世明等正是循着冰期二氧化碳的变化痕迹，追溯到了“那只扑闪翅膀的蝴蝶”。

   在过去80万年以来，二氧化碳在调控气候变化中扮演着关键角色。但科学家发现，冰期的二氧化碳含量比间冰期低得多，冰碳共同变化的原因成了近20年来国际学术界争论的焦点。

   万世明等人在西太平洋边缘海的研究揭示，冰期低海平面时期的低纬陆架硅酸盐风化增强是重要的碳汇，且在全球尺度上可贡献9%冰期降低的大气二氧化碳，这是冰期—间冰期碳循环中不能被忽略的重要机制。这在国际上是首次提出冰期低纬陆架沉积物风化增强的矿物地球化学证据，修正了此前“硅酸盐风化在轨道时间尺度对碳循环影响可忽略”的认识。

   近些年，海洋所立足国际地球系统科学前沿和国家重大需求，瞄准西太平洋作为地球系统窗口所拥有的科学价值及地域优势，聚焦海洋地质过程及其资源环境效应这一重大基础性科学问题，通过多学科、跨尺度综合研究，服务西太平洋的气候、环境、灾害、资源、国家安全等重大需求，形成了我国基于“科学”号科考船的完整海洋地质地球物理调查体系，成功构建了浅海和深海，海岸带、近海与大洋、极地相结合的全球海洋地质研究格局。

   如今，海洋所已成长为国家海洋地质基础理论和海底资源开发利用及其相关领域科技创新、成果转化的重要基地，海洋地质人才培养和学术交流的开放、共享平台，为实现海洋强国国家战略提供了重要的科学支撑。

   海洋地质学科的研究队伍正在不断壮大，有老一辈科学家的铺路，有学术骨干的引领，有新鲜血液的加入，相信他们一定能取得更多更好的成绩。