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携手共建国际深地科学研究高地——侯增谦院士谈中意深地科学联合实验室
发表时间 :2026-11-10    来源:中国矿业网

  11月7日,北京国测国际会议会展中心。在近800位中外地质科学家的见证中,中国科学院院士侯增谦与意大利帕多瓦大学副校长马西米利亚诺·扎廷(Massimiliano Zattin)教授共同按下按钮——正式启动中意深地科学联合实验室首批合作攻关项目。

  当日下午,中意深地科学联合实验室(以下简称“联合实验室”)正式揭牌。为什么中意双方将在深地科学方面进行深入合作?联合实验室将重点关注哪些领域?首批6个合作项目都是什么?本报记者专访了联合实验室中方负责人、深地探测与矿产勘查全国重点实验室主任侯增谦院士。

  中意在深地科学研究方面优势互补

  记者:为什么中国地质科学院与意大利帕多瓦大学共同建立深地科学联合实验室?

  侯增谦:先谈谈我们为什么走到一起。

  当前,全球深地科学研究正面临着一系列重大挑战。地球深部的结构与组成、深部过程与挥发分循环、层圈相互作用与能量交换、极端条件下的相变与物性等问题,极其复杂。单纯依靠天然样品观测、实验模拟或地球物理探测,都已无法独立解决这些世界级难题。必须将天然样品的矿物学记录、高温高压实验、微纳表征与地球物理观测深度结合。

  合作关键而必要。中国的深地探测与矿产勘查全国重点实验室,在宏观的深部地质调查、地球物理探测、成矿系统研究、深部样品与数据资源,以及正在建设的高温高压实验平台与大型科学仪器设备方面具有显著优势。意大利帕多瓦大学为欧洲最古老的著名大学之一,其地球科学系在矿物学、晶体学、微区与微纳结构表征、高压矿物实验、研究和理论分析等方面具有世界顶尖实力。双方在深地科研方面的互补性非常强。

  记者:双方之前有没有相关的合作?从提出动议到真正落地有着怎样的过程?

  侯增谦:中国地质科学院与帕多瓦大学并非初次合作,双方此前在深部物质研究、矿物学及高压矿物等领域已有一定的学术交流与人员往来基础。

  比如中意科研团队在金刚石及其纳米包裹体方面的合作。再比如,中国地质科学院王艳娟研究员曾在帕多瓦大学地球科学学院担任访问学者,今年在中意国际团队的共同努力下,她作为第一发现人,成功发现了两种月球新矿物——铈嫦娥石和铈镁嫦娥石。

  此外,深地探测与矿产勘查全国重点实验室还聘任了帕多瓦大学的法布里齐奥·内斯托拉(Fabrizio Nestola)院士为杰出访问教授,每年在实验室工作三个月,协助建设高温高压实验平台。这也为联合实验室的落地形成了良好的基础。

  成立联合实验室是中意双方共同推动的结果。深地探测与矿产勘查全国重点实验室基于对国家深地科学战略需求的认知,以及与帕多瓦大学对深地科学前沿的共同判断,联合提议并促成了这一合作。

  这是一个“水到渠成”的过程。前期双方通过多次学术互访、联合研讨,锁定了五大核心合作方向。随后,双方高层达成共识,并获得了相关管理部门的支持。

  今年9月,我们访问意大利,中国地质科学院与帕多瓦大学在意大利正式签署了《战略合作协议》,并在此基础上进一步签署了《中意深地科学联合实验室合作协议》,为双方共建联合实验室奠定了坚实基础。

  合作协议已对联合实验室的合作目标、科研方向、人员交流、项目与经费、管理机制和知识产权等作出原则性约定。从9月到现在,我们主要做的就是着手将协议内容转化为可执行的科研任务和建设安排。

  令人振奋的是,前期这些卓有成效的工作都汇聚在这个闪光的时刻——11月7日下午,中意深地科学联合实验室正式揭牌。随着第一批合作研究项目的正式启动,联合实验室已全面进入实质性运行阶段。

  以科学问题为牵引,双基地合作运行

  记者:请介绍一下中意深地科学联合实验室的建设目标以及整体构想。

  侯增谦:联合实验室的核心使命,就是打造一个面向深地科学前沿和国家资源能源安全需求的双边科研合作平台。真正实现双方的优势互补,将中方的任务、样品、数据,与意方的先进方法、国际网络深度融合。

  联合实验室将采取“中意双基地、合作运行与资源共享”的模式,以双方共同关注的深地科学问题为牵引, 以联合实验室平台为载体,以高温高压实验、先进矿物表征和地球物理观测的联合解释为特色,在高温高压矿物物性、成矿过程及其动力学机制、地幔—地壳相互作用、相关矿产资源形成过程等领域开展联合攻关,同步开展人员交流、青年人才培养和国际项目申报。

  我们要让合作不仅停留在签约和挂牌层面,而且要产出实实在在的、引领国际的科研成果。

  联合实验室由我与意大利帕多瓦大学法布里齐奥·内斯托拉(Fabrizio Nestola)院士共同主持运行。

  中方基地依托深地探测与矿产勘查全国重点实验室建设,意方基地依托帕多瓦大学地球科学系建设;双方共同使用联合实验室名称,统一制定研究方向和年度合作计划,具体科研任务由双方依托现有机构、人员和设备分别组织实施。

  具体说,中方主要提供与深地探测、成矿系统和资源勘查相关的天然样品、区域地质与地球物理数据、科研任务和人员;提供相关的高温高压实验、结构与光谱表征条件,承担中方基地的运行、安全和技术支撑。意方主要提供矿物学、晶体学、微区与微纳结构表征、高压矿物研究和理论分析、地球物理与地球化学等方面的研究方法、专家与人才培养资源,并根据实际情况提供专家队伍、分析条件和国际合作网络支持。

  联合实验室的首个建设周期是2026年到2030年。

  前瞻性布局五大重点研究方向,首批启动6个项目

         记者:在首个建设周期内,联合实验室的重点研究方向有哪些?

  侯增谦:我们根据科学前沿问题和国家重大需求,前瞻性地布局了五大重点合作研究方向。

  方向一:深部矿物物理与极端条件物质。我们将重点研究地壳—地幔乃至更深部条件下关键矿物与岩石的相稳定性、晶体结构、部分熔融及弹性、密度等性质。通过联合建立相关矿物的P-T相图、确定其稳定域和获取波速等物性参数,开展天然样品与实验产物的对比,以此来约束地幔过渡带—下地幔物质组成及早期核幔分异过程。

  方向二:深部成矿过程与战略性关键金属。围绕壳幔相互作用、岩浆-流体-岩石反应、氧逸度与挥发分控制等机制,深入研究铜金、稀土铌、锂铌钽等关键金属元素的赋存、分配与超常富集机制。我们将优先启动碳酸岩型稀土和花岗岩—伟晶岩型稀有金属体系的相平衡与反应动力学实验。

  方向三:超深金刚石与深部碳-挥发分循环。超深金刚石及其包裹体是探测地球深部的“天然探针”。我们将利用这些珍贵样品,研究深部高压相的结构、稳定域与保存机制,探索碳、磷、氢、氧等元素在地幔深部的储库和循环过程。结合3D电子衍射、同步辐射及高温高压实验等先进手段,识别关键深部矿物相、解析晶体结构,并约束其P-T稳定域。

  方向四:深部地球物理探测与实验约束。通过测定典型岩石和蚀变矿化岩石在高温高压下的波速、密度、电导率等物性参数,把这些实验数据与地震层析成像、深反射地震、电磁等宏观观测结果结合起来,为深部结构、流体/熔体异常和矿化异常的精准解释提供坚实的物理实验依据。

  方向五:深地科学实验技术与方法创新。这是解析深部物质的关键技术支撑。我们将围绕深部地球物质组成与循环过程,开展实验技术与分析测试方法开发。主要包括高温高压实验条件控制与原位测量、先进矿物结构与成分表征、微区元素与同位素分析、标准物质研制与实验方法建立。

  记者:如何保障这些方向落地?

  侯增谦:我们将推行“双负责人制”和跨学科团队组织。这五大方向,每一个都将由中意双方各确定一名首席科学家,共同商定合作计划,明确科学问题、共享设备与数据来源。在此基础上,我们将积极联合申报中意政府间科技合作、欧洲及中国的国家级科研项目,并互派青年学者与研究生开展联合实验与交流。

  记者:在北京召开的地球深部探测与亚洲四维地形国际研讨会上,联合实验室的首批协同攻关项目正式启动。请问首批项目具体是什么?

  侯增谦:联合实验室2026年合作研究基金项目已立项,有6个合作研究项目得到实验室资助,作为种子基金项目开始支持联合实验室的建设。

  这6个合作研究项目是:原位微区碳分析技术研发及其在天然金刚石和高压实验中的应用;金刚石约束下布里奇曼石的保存与逆转变;俯冲过程中锰氧化物的相变与氧生成;下地幔含水斯石英与后斯石英的声速;中国阿尔泰与意大利卡拉布里亚造山带深部地壳物质架构对比:对花岗质岩浆作用与关键金属成矿的启示;深部挥发分环境效应的多指标集成新方法。

  联合实验室的成立,是我们探索地球深部奥秘的新起点。我们相信,在中意双方科学家的携手努力下,联合实验室将成为国际深地科学研究的高地,为揭示地球深部规律、保障资源能源安全作出不可替代的贡献。(中国自然资源报 周飞飞)