地学高温高压实验技术就像深部地球物理探测一样，是照亮地球内部物质景象的“明灯”。6月19日在北京大学召开的地学高温高压实验研究进展学术研讨会上，中国科学院院士金振民用生动的比喻开启了中国地球科学的一项重要研究领域——高温高压实验研究。

 

这是众多地球科学家的共识。这次会议吸引了来自美国华盛顿卡内基研究所、芝加哥大学、密歇根大学、纽约州立大学石溪分校、佛罗里达国际大学、加拿大西安大略大学、中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院地球化学研究所、中国科学院广州地球化学研究所、中国地质大学（武汉）、哈尔滨工业大学、吉林大学、北京大学等单位的近30位著名科学家。

 

来自哈尔滨工业大学、中国地质大学（北京）、西北大学、中国科学院物理研究所、中国科学院高能物理研究所、中国地震局地质研究所、中国地震局地壳应力研究所、中国科学院研究生院、北京大学、中国空间技术研究院等十余个科研院所的近50位知名学者及研究生也列席了会议，并就相关问题展开热烈研讨且收获颇丰，为深化学科交流与合作打下坚实的基础。

 

推进中国地学界高温高压研究是会议的主旨之一。

 

在这一领域，无论是地球深部研究的范围和深度，还是实验技术水平和仪器，中国都与国外先进水平有相当大的差距。

 

 

“当今地球科学面临五项主要任务：探索地球形成与演化规律；利用地球资源；减轻自然灾害（如地震等）；优化环境质量；促进人与自然和谐发展。前三项任务都与高温高压实验的地球深部研究工作密切相关。”金振民对高温高压实验在地球科学深部研究中的地位和重要性一再强调，“高温高压实验不仅是地球科学领域中一项重要的基础理论研究，同时也是探索地球深部动力学过程的一个重要途径和窗口。”

 

记者在采访中了解到，专家们对此看法非常认同。地球是一个复杂的巨系统，对地球的起源和演化规律的探索存在很大的不确定性。通过高温高压实验探索地球深部物质组成、结构和变化规律，可以凝练出“源头”科学问题，从而使地球深部的不确定性问题得到约束和科学解释。

 

而有关这一研究的另一个重要知识背景则是，包括地球在内的广袤宇宙中，90%以上的物质处于10GPa以上的高温高压状态中，因此，在极端条件下研究地球深部物质结构、物理和化学状态及其变化规律也非常重要，而这一切，在很大程度上取决于高温高压实验技术的发展水平及其研究成果。

 

 

“在高温高压试验研究领域，国内相对较为薄弱，而北美、欧洲、日本近20年的发展很快，尤其是地学方面。”国际著名地球物理学家和矿物学家、华盛顿卡内基研究所研究员、北京大学长江学者讲座教授费英伟对此直言不讳。

 

这是不争的事实。

 

金振民也谈到，近十几年来，虽然我国在天然地幔相变矿物和超高压变质矿物方面的研究取得了一些成果，但总体上仍偏于较窄的研究范围，实验仪器的温度和压力范围仍然局限在5GPa之内，而且缺乏研制高压仪器和国际化视野的研究人才。

 

然而，却有一系列的地球物质科学与地球动力学的重要问题需要高温高压实验给出解释：地球上已知矿物和相关合成矿物的结构特征有什么样的动力学意义；为什么在地球深部温度和压力条件下，地球物质有这种结构特征；地球物质物理性质如何应用和解释全球和局部地域中各种地质作用；地质灾害和环境变化的成因……

 

正是在这样迫切的发展需求下，北京大学地球与空间科学学院、中国地球科学促进会（IPACES）、国家自然科学基金委员会地球科学部共同组织召开了这次研讨会。从某种程度上讲，这是一次海内外高温高压学术研究的精英会，也是国内这一领域研究寻求突破的誓师会。

 

在为期两天的研讨中，会议交流的科学报告涉及地学、化学、材料、物理等多个研究领域的最新科研成果。费英伟介绍了目前国际高压科学研究的进展和挑战。金振民就我国地球科学领域高温高压实验启动计划提出了创造性的想法和建议。美国密歇根大学教授、北京大学长江学者讲座教授张有学作了《玄武质熔体中橄榄石的溶解和生长》的报告。北京大学长江学者张立飞教授介绍了超高压变质作用的研究进展。北京大学长江学者陈永顺介绍了地球物理的最新研究进展。北京大学“百人计划”特聘研究员刘曦作了有关上地幔部分熔融的科学报告。

 

 

近年来，由于一系列高压实验技术的突破，高压科学技术为地学、天体物理学、物理学、化学、材料科学、信息科学、生命科学和环境科学等学科提供了新的原始创新机会。记者从与会的北京大学化学学院院长高松院士处了解到，高压科学的发展必将极大地推进着整个科学的进步、促进不同学科的交叉与融和，是当今基础科学研究的一个极为重要的创新领域。

 

北京大学“百人计划”特聘研究员刘曦介绍说，世界各科技大国都充分认识到高压科学的重要性，美国、日本、德国、法国、加拿大、澳大利亚等国的一流乃至大部分二流大学及研究所都建立了高温高压实验基地。受实验技术、研究手段和科研经费等因素的制约，我国高压科学的研究目前才刚刚起步。因此，我国应加大投入力度，尽快建立高水平的实验基地。

 

“要在中国建立这样的实验中心，应该有一定的特色，占领前沿，设计有特色的实验，寻找合适的科学目标。”费英伟表示。

 

金振民则提出，我国高温高压实验技术发展应当遵循地学前沿和服务国家目标，同时还应当限定目标和重点突破。他认为，应重点加强和开展的研究领域包括：地震机理和地震预测问题研究；中国大陆深部结构和上地幔相变研究；国家急需金属矿产资源的成矿实验和实验地球化学研究；流体（特别是水）对大陆俯冲带和上地幔结构演化的影响；大陆造山带和克拉通地区的地震波各向异性、大陆深部物质结构和流动规律研究。

 

据张立飞介绍，北京大学地球与空间科学学院为筹建北京大学高温高压实验室已做了许多工作，近期又引进海外华人地球科学家费英伟、刘曦和翟双猛，力争在较短时间内将它建设成国际知名实验室，提升我国高压实验研究的实力。