方小敏：尋一粒沙石 解萬(wàn)年之謎

在方小敏的辦公室里，一張十分詳細(xì)的青藏高原地圖占據(jù)著半個(gè)墻壁，他時(shí)常獨(dú)自一人佇立在地圖之前，腦海中進(jìn)行著關(guān)于青藏高原隆起與環(huán)境變化之間關(guān)系的“遐想”，一旦迸出點(diǎn)想法，便迫不及待帶地帶著團(tuán)隊(duì)，興致盎然地前往青藏高原這個(gè)“天然實(shí)驗(yàn)室”，尋找證據(jù)，尋一粒沙石、一方水土，破解青藏高原千萬(wàn)年前的演化奧秘。

“熱愛(ài)地學(xué)”“回歸自然”“神奇” “獲得成就感”“很happy”......在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》專(zhuān)訪(fǎng)時(shí)，這些詞匯時(shí)不時(shí)地從方小敏口中迸發(fā)，與之相伴地還有難以掩抑的笑聲。

2021年8月，方小敏在波密冰川考察。

從事青藏高原隆起與環(huán)境變化研究38年，中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所研究員方小敏在青藏高原隆起的地貌演化與氣候環(huán)境效應(yīng)、中國(guó)西部大陸剝蝕風(fēng)化與全球變化的關(guān)系等方面取得了一系列創(chuàng)新性成果。至今，他對(duì)青藏高原的熱愛(ài)與興奮感依然絲毫不減。

2013年7月，方小敏帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在云南曲靖盆地蔡家沖剖面考察。

發(fā)現(xiàn)新的環(huán)境變化證據(jù)

青藏高原——“世界屋脊”，巍然屹立于印度板塊與亞洲板塊之間，徹底改變了亞洲季風(fēng)、大氣環(huán)流、內(nèi)陸干濕環(huán)境。

青藏高原如何一步步隆起，亞洲季風(fēng)如何由南向北擴(kuò)展，中國(guó)西北又是如何越來(lái)越干，三者之間又有怎樣的聯(lián)系，對(duì)全球變化有什么影響，時(shí)至今日，這些仍是地球科學(xué)領(lǐng)域的前沿問(wèn)題和未解之謎。

過(guò)去，諸多學(xué)者對(duì)青藏高原隆升和環(huán)境變化做了大量的研究，提出了諸多“假說(shuō)”，但缺乏精確的年代控制和定量連續(xù)記錄支持，難以獲得科學(xué)共識(shí)。獲得精確的科學(xué)數(shù)據(jù)，扎實(shí)求證和創(chuàng)新，是方小敏的愿望。

曾有很長(zhǎng)一段時(shí)間，國(guó)際上普遍認(rèn)為，青藏高原隆升導(dǎo)致亞洲季風(fēng)和中國(guó)內(nèi)陸風(fēng)塵沉積僅有800萬(wàn)年歷史；后來(lái)，中國(guó)科學(xué)院院士、“黃土之父”劉東生先生與他的學(xué)生們將其追溯至2200萬(wàn)-2500萬(wàn)年前。

就在近日，方小敏團(tuán)隊(duì)在Science Bulletin發(fā)表的一篇文章宣布了在云南發(fā)現(xiàn)了新的地質(zhì)歷史證據(jù)和環(huán)境記錄，通過(guò)古地磁、火山灰、沉積學(xué)和地球化學(xué)等研究，他們重建了青藏高原隆升導(dǎo)致亞洲季風(fēng)演化的歷史，準(zhǔn)確揭示亞洲季風(fēng)在4100萬(wàn)年前推進(jìn)到云南。這是繼前不久方小敏團(tuán)隊(duì)在青藏高原中南部隆起過(guò)程和北部?jī)?nèi)陸干旱化與全球變化關(guān)系研究中取得突破進(jìn)展以來(lái)，又一重要成果。

2021年7月，方小敏帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在色季拉山頂采集高山黃土和灌叢土樣品。

他們?cè)谀岵礌柕难芯堪l(fā)現(xiàn)，青藏高原還未隆升時(shí)，在北緯20度以南就有了熱帶季風(fēng)，屬于全球熱帶季風(fēng)的一部分。但季風(fēng)如何從北緯20度以南向北擴(kuò)展的呢？來(lái)自亞熱帶和溫帶季風(fēng)地區(qū)的可靠古氣候記錄對(duì)于揭示熱帶季風(fēng)如何擴(kuò)展到亞熱帶和溫帶，及其驅(qū)動(dòng)因素至關(guān)重要。

方小敏和團(tuán)隊(duì)成員們?cè)诒本?6度的云南中部相隔500公里的兩個(gè)盆地找到了相同的始新世環(huán)境變化記錄。

“這相當(dāng)于是鐵證啊?！被叵氘?dāng)時(shí)的發(fā)現(xiàn)，方小敏仍十分興奮，通過(guò)系統(tǒng)年代學(xué)和古氣候環(huán)境記錄等研究，他們發(fā)現(xiàn)在4100萬(wàn)年前，始新世早期的干燥環(huán)境突然轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｑ笮约竟?jié)濕潤(rùn)環(huán)境，這表明熱帶季風(fēng)在4100萬(wàn)年前躍遷到亞熱帶南部。提出青藏高原的隆起、特提斯海退卻，以及南極變冷，可能是熱帶季風(fēng)增強(qiáng)和向北擴(kuò)展的共同“推手”。

完成一項(xiàng)研究成果，方小敏的興奮感不退反增?！艾F(xiàn)在，讓我最興奮的是北緯30度左右的川西地區(qū)?！狈叫∶翩告傅纴?lái)，亞洲季風(fēng)在4100萬(wàn)年前到北緯26度的云南，劉東生和他的弟子們揭示了在2200-2500多萬(wàn)年前到北緯36度的黃土高原，那中間這段時(shí)間在演繹著怎樣的故事呢？又是什么因素導(dǎo)致它發(fā)生嘞？亞洲內(nèi)陸的干旱化過(guò)程又是如何耦合響應(yīng)的嘞？與全球變化是什么關(guān)系嘞？

最近連續(xù)數(shù)月，方小敏和團(tuán)隊(duì)們加班加點(diǎn)、沒(méi)有周末，出野外、測(cè)樣品、做模擬，以期盡快揭示相關(guān)機(jī)制，用精確的科學(xué)數(shù)據(jù)接續(xù)編織青藏高原隆升與亞洲季風(fēng)、環(huán)境響應(yīng)的故事，更好完成《自然-地球環(huán)境評(píng)論》（Nature Review-Earth Evironment）的約稿。

從“不適應(yīng)”到熱愛(ài)

與青藏高原結(jié)緣，成為一名地貌和氣候環(huán)境變化專(zhuān)家，方小敏從未想過(guò)。

方小敏出生于湖南省冷水江市的祖?zhèn)魑湫g(shù)和中醫(yī)世家，父親與祖輩都在武行里行醫(yī)。他印象最深的是，小時(shí)候常常跟父親上山挖藥材，自然而然地，他以后也想成為一名醫(yī)生。

方小敏是高考恢復(fù)第二年的79屆大學(xué)生，他當(dāng)時(shí)原本只想填報(bào)兩所湖南本地普通醫(yī)學(xué)院，結(jié)果高考分?jǐn)?shù)出來(lái)后遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了一些重點(diǎn)院校。一位蘭州來(lái)湖南招生的老師將他錄入了第一批重點(diǎn)院校蘭州大學(xué)！

就這樣，剛滿(mǎn)16歲的他進(jìn)入了蘭州大學(xué)地質(zhì)地理系地質(zhì)專(zhuān)業(yè)，畢業(yè)后被留校任教，有幸留在當(dāng)時(shí)學(xué)校里最有特色、實(shí)力強(qiáng)的冰川凍土研究室，師從我國(guó)著名地理學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士李吉均先生。

那時(shí)的西北地區(qū)，貧窮偏遠(yuǎn)，常有風(fēng)沙，讓這位從南方來(lái)的年輕小伙兒“很不適應(yīng)”，當(dāng)?shù)弥约罕蛔鳛椤皫熧Y力量”留在蘭州大學(xué)時(shí)，他還有點(diǎn)“鬧情緒”，要知道留在高校任教，在當(dāng)時(shí)是一份令很多人向往的工作。

一次“被迫”的古冰川求證之行讓他改變了。1983年，李吉均先生帶隊(duì)到廬山尋找被李四光先生稱(chēng)作第四紀(jì)冰川遺跡的的證據(jù)，從那里他們發(fā)現(xiàn)了大量熱帶地貌和沉積證據(jù)，見(jiàn)證了中國(guó)大地之美和科學(xué)求證發(fā)現(xiàn)的樂(lè)趣。

在廣闊的野外，導(dǎo)師行云流水般畫(huà)出山川河流、地貌地層和植物動(dòng)物演化等之間的關(guān)系示意圖，還現(xiàn)場(chǎng)手把手地教自己畫(huà)，畫(huà)完就去考察驗(yàn)證......后來(lái)，他跟隨老師們深入西秦嶺、昆侖山、祁連山等青藏高原山地科學(xué)考察。

2021年7月，方小敏在林芝采集高山黃土樣品。

漸漸地，方小敏愛(ài)上了青藏高原，“這個(gè)方向很有特色，即可回歸自然，放飛自我，賞閱美景，強(qiáng)身健體，又可探知大地奧秘，求證思想假說(shuō)，尤其青藏高原對(duì)全世界都充滿(mǎn)著神秘和好奇，任何發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)都會(huì)引起科學(xué)和社會(huì)的廣泛關(guān)注，做出來(lái)的成果新穎，就會(huì)很有成就感、自豪感。”自此，方小敏便正式踏入青藏高原，從冰川地貌沉積到大地貌地形，再到環(huán)境變化，他致力于精細(xì)地揭示青藏高原隆起過(guò)程與氣候環(huán)境效應(yīng)。

“盡管當(dāng)時(shí)各種條件都很差，大家卻純粹地做研究?！狈叫∶粽f(shuō)。

如今，方小敏取得的成果為國(guó)際所公認(rèn)。他通過(guò)自然地理學(xué)與地質(zhì)學(xué)相結(jié)合的途徑，以新生代盆地沉積和地貌演化為切入點(diǎn)，研究青藏高原隆升和亞洲地理格局演變與氣候環(huán)境變化，揭示高原構(gòu)造隆升-風(fēng)化剝蝕-氣候變化之間聯(lián)系及其對(duì)全球變化的影響與響應(yīng)。曾獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2次，在PNAS、Science Advances和Nature等國(guó)際高水平期刊發(fā)表論文270篇，被選為國(guó)家基金委創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金學(xué)術(shù)帶頭人，973項(xiàng)目首席科學(xué)家，2014-2020年連續(xù)6年入選Elsvier出版社發(fā)布的中國(guó)高被引學(xué)者名單，入選斯坦福大學(xué)發(fā)布的2020年世界頂尖2%科學(xué)家名單，被英國(guó)路透社評(píng)為2020年世界頂尖1000氣候變化科學(xué)家。

不累，是幸福

青藏高原的冬天，白天只需穿一件薄薄的襯衣，到了晚上穿著厚棉襖，蓋著厚被褥也依然瑟瑟發(fā)抖，“我們睡的帳篷外面全是冰疙瘩，早上起來(lái)要先曬太陽(yáng)再開(kāi)始干活，就像旱獺一樣。”談起在青藏高原的生活，方小敏鮮有談起苦和累。

他把自己的工作看成是“做實(shí)驗(yàn)”，在他看來(lái)，地理學(xué)家與化學(xué)家很像，只是化學(xué)家是在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)設(shè)定條件讓不同元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而地理學(xué)家將地球上已經(jīng)產(chǎn)生的各種各樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行“拆解”，分析機(jī)制，現(xiàn)代技術(shù)手段的應(yīng)用使得求證太“神奇”了。比如一個(gè)化石、一把火山灰、甚至沉積物中的一顆鋯石，就可知一個(gè)區(qū)域的年齡，從哪里來(lái)的，幾微克沉積物中的自生礦物或有機(jī)質(zhì)，就可以知道過(guò)去的氣候和生態(tài)環(huán)境。

2021年8月，方小敏在波密采集冰川和冰磧物樣品。

“地球系統(tǒng)是平衡的，有自己的運(yùn)行規(guī)律，只不過(guò)某一時(shí)刻某個(gè)過(guò)程或因素占了上風(fēng)，我們研究歷史就是為了理解現(xiàn)實(shí)，了解和提供應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候環(huán)境變化的機(jī)制和策略?！狈叫∶粽f(shuō)。

如今，地球科學(xué)已進(jìn)入“系統(tǒng)”時(shí)代，地球巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈等各圈層之間時(shí)時(shí)刻刻都在發(fā)生著相互作用，作為一個(gè)整體影響著我們的方方面面，方小敏也深知，未來(lái)的創(chuàng)新突破點(diǎn)在交叉科學(xué)。在他的團(tuán)隊(duì)，有古地磁構(gòu)造、環(huán)境磁學(xué)、盆地沉積、熱年代學(xué)、風(fēng)化剝蝕、有機(jī)化學(xué)、孢粉等不同學(xué)科方向，“科學(xué)就是要交叉參與辯論，碰撞才會(huì)有創(chuàng)新?！?/p>

“您會(huì)感覺(jué)到枯燥和累么？”

“當(dāng)大量文獻(xiàn)閱讀和學(xué)術(shù)交流或辯論后，冥思苦想出了一個(gè)好點(diǎn)子，我就會(huì)熱血沸騰，就想趕緊出野外，找證據(jù)，加班加點(diǎn)研究，看看到底是不是自己想的那樣，如果是，那就更興奮了，就想連夜把文章寫(xiě)出來(lái)，這樣即使很辛苦也是幸福的?！狈叫∶粽f(shuō)。

原文刊載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》2021年10月20日四版