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汪集旸与地热学

时间:2010-09-18 14:31 来源:未知 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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汪集旸,现任中国科学院地质研究所研究员,博士生导师。江苏吴江人,1935年10月生。1956年毕业于北京地质学院水文地质和工程地质系。1962年7月在莫斯科地质勘探学院获前苏联地质矿物学副博士学位。1962年10月进入中国科学院地质研究所工作。1979~1981年在美国弗吉尼亚理工大学及美国地质调查所任访问学者及高级客座研究员。1983年获煤炭工业部科技进步一等奖,1986、1989年获中国科学院自然科学一等奖。1991、1993年评为中国科学院优秀博士生导师。兼任国际热流委员会委员、中国地球物理学会理事、中国能源研究会地热专业委员会常务委员等10余项国内外重要学术职务。30多年来先后主持并参加矿山地热、油田地热、地热资源、大地热流及深部地热等国家攻关或国家自然科学基金以及国际合作重大科研项目10余项。提出我国大地热流分布特点、岩石圈热结构类型划分、中低温对流型地热系统分布以及矿山热害防治措施等重大理论和实际应用问题。在国内外刊物上发表论文80多篇,主编专著2部、参与编写6部。

    地热学是一门正在蓬勃发展中的年轻学科,汪集旸及其所在研究集体自70年代初即率先在我国开展系统的理论和应用地热研究,20年来取得了一系列高水平的优秀科研成果,为我国的地热事业做出了重大贡献并使我国地热研究跻身世界先进行列。

 

一、率先开展大地热流测试和研究工作,

填补了我国理论地热研究的空白

 

    大地热流是理论地热研究的基础,汪集旸及其所在研究集体自70年代初组建以来,即全力投入大地热流测试和研究工作,并于1979年首次公布了我国第一批大地热流数据25个,填补了空白,经核定,国际热流委员会(IHFC)确认这是一批高质量的热流数据。此后,大地热流测试和研究工作在我国蓬勃开展起来,先后在华北、东北、攀西、三江、青藏、东南沿海地区取得了一大批热流数据。这批数据在阐明上述地区的构造活动性、区域热状况、热背景以及地球物理场特征方面均具有十分重要的理论意义和学术价值。1987年,他受国际热流委员会的委托,首次将我国大陆地区167个高质量的热流数据进行汇编,并作了统计分析。1990年,他又受国际热流委员会现任主席、美国密执安大学地学系主任H.Pollack教授之邀,将近几年新增加的近200个热流数据重新进行整编以便跟上批数据一起纳入由Pollack主编的《全球热流数据汇编》(Global Heat Flow DataCompilation,1991,World Data Center,Boulder,Colorado,USA)之中。鉴于这批数据十分宝贵并有很大理论意义和实际应用价值,日本地热学会会长、九州大学汤原浩三教授(K.Yuhara)已将1987年汇编、1988年刊于“地质科学”第二期上的167个热流数据及其统计分析结果全文译载在日本地热学会会刊“地热”1989年第3期上,联合国亚太经社理事会(ESCAP)亚太近海矿产资源联合探测委员会(CCOP)也已将这批数据载入其会刊。汪集旸汇编并进行统计分析的第二批热流数据336个,由国际科联岩石圈委员会中国全国委员会推荐,已在《地震地质》1990年第四期上以中英文同时刊出。最近,他又应邀为“国际岩石圈计划”第187号出版物《中国地球物理图集》(Publicati on No.187 of the International Lithosphere Program)(袁学诚主编)编制了“中国大地热流图”并撰写了说明书,同时还应邀为黄汲清教授指导的新编中国大地构造图编制相应的地热图件。

 

二、系统开展深部地热研究,取

得一系列高水平的科研成果

 

    在取得一批高质量大地热流数据之后,70年代末汪集旸就提出要依“流”溯“源”,即在大地热流研究基础上,弄清地壳热源分布和岩石圈状态、热结构、热演化等深部地热问题。

    1.80年代中期,汪集旸在攀西地区成功地确认出我国第一个、亦是世界上第18个“热流省”,并提出攀西古裂谷岩石圈热结构模式。所谓“热流省”是指那些具有特定地表热流值、地壳放射性生热富集层厚度、壳幔热流配分比率、地壳深部温度以至“热”岩石圈厚度的地区。在华北,他计算出了华北盆地地幔热流值并恢复了中、新生代以来华北盆地的整个热演化历史。这些工作均受到国际地热学界的高度评价和赞赏。国际知名地球科学家、日本上田诚也(S.Uyeda)教授认为华北盆地深部地热研究对阐明整个西太平洋地区的构造—热演化机制十分重要,有重大的学术价值。H.Pollack教授认为攀西古裂谷热流省的确定为全球热流省增添了新类型(古裂谷型),具有很大的理论意义。就上述工作已多次应邀在国际会议上进行报道,并已有多篇文章刊于国际一级学术刊物(Tectonophysics,Geodynamics,Geophys.Res.Lett.等)上。华北深部地热研究作为中国科学院重点项目“华北盆地地热特征、构造热演化及其对能源勘探的意义”的一个重要组成部分,获1989年中国科学院自然科学一等奖。

    2.“七五”期间,汪集旸及其所在研究集体在大量实际工作基础上,提出在我国东南地区这类复杂的碰撞造山带,q-A线性相关律(即热流—地壳岩石生热率之间线性相关)不适用。线性相关律是60年代末国际著名地球物理学家、美国哈佛大学F.Birch教授在美国东部新英格兰地区大型花岗岩基中首先建立起来的,一直被国际地热学界奉为金科玉律并视作理论地热学三大定律之一。汪集旸及其所在研究集体在东南地区以大量的实际资料对这一问题提出质疑并明确指出,在地壳结构复杂的碰撞造山带,这一线性相关律不能成立。这对研究造山带地区深部热作用过程、岩石圈热状态、地壳上地幔热结构等问题具有十分重要的意义。

    3.在前述工作基础上,汪集旸及其所在研究集体最近根据地质结构特点和大地构造背景将我国大陆岩石圈热结构划分出五种类型:即华北型、攀西型、青藏型、腾冲型和东南型。不同类型在地表热流分布、壳幔热流配分、深部温度状况以及“热”岩石圈厚度上均各不相同。这种从地质角度出发,紧密结合地区地质构造条件所作的划分在国内外尚属首次。汪集旸1992年8月于日本京都举行的第29届国际地质大会和前此在香港由美国地球物理学会(AGU)召开的“西太平洋地球物理学术讨论会”上报告后引起很大反响,与会学者和国际地热界权威人士包括上田诚也(S.Uyeda)教授等认为,这种将地质、地球物理紧密结合起来的研究工作值得大力推崇并将对整个固体地球科学产生深远影响。

 

三、紧密结合生产实际,开展应用地热研究

 

    在应用地热研究方面,汪集旸及其所在研究集体70年代中期即开展了系统的矿山地热研究工作,在全国煤矿地温调查的基础上,提出矿山地温类型划分、井下致热因素分析、矿区深部地温预测以及热害防治的地质—工程措施等一整套矿山地热基本理论和工作方法,受到生产部门的一致好评。“矿山地温测定”项目获煤炭工业部1983年科技进步一等奖。

    在地热资源方面,过去国内外对中低温深循环对流型水热系统研究甚少,80年代中期,他选择了具有代表性的福建漳州热田,采用综合性的地质、地球物理、地球化学研究方法,对漳州盆地水热系统的成因、热水分布规律及资源潜力进行了全面系统的研究,解决了该热田深部是否存在岩浆囊或高温热源这一长期争论不休的问题。联合国新西兰奥克兰大学地热学院院长M.Hochstein教授对此工作给予高度评价,认为这解决了我国东南沿海地区地热开发中的一个关键问题,对该地区地热资源潜力评价具指导意义。鉴于同位素、水地球化学技术在解决漳州热田热水成因问题上的重要性和出于对上述成果的赞赏,国际原子能机构(IAEA)从1988年起连续三年资助漳州热田热水同位素、水地球化学研究。为进一步推广这一成果,1991年起国际原子能机构将研究地区扩大到整个中国东南部,并组成大型国际合作项目“同位素、地球化学技术在亚非、中东、太平洋地区地热开发中的应用”,继续给予资助并增加了资助力度。

    在油田地热研究中,汪集旸及其所在研究集体80年代在华北地区(包括辽河油田)作了大量地温、古地温研究,从地热角度对油气资源潜力作出评价。这一工作受到石油部门的充分肯定,原石油工业部重点项目“辽河断陷地热基本特征与油气资源”,分别获1986年石油工业部和中国科学院科技进步三等奖。

 

四、及时提出学科发展方向,

不断拓宽地热研究领域

 

    如前所述,地热学是一门相对年轻的学科,70年代以前在我国几乎是空白。因此,如何及时把握学科发展方向并不断拓宽其研究领域,就成为这门年轻学科能否得到发展并健康成长的关键所在。

    汪集旸在70年代初即提出地热研究应紧密结合生产实际,系统开展理论和应用地热研究。由于我国是煤炭生产大国,当时不少矿区因深采已出现井下热害问题。汪集旸及其所在研究集体即紧紧抓住这一问题作为突破口,深入全面地进行矿山地热研究。与此同时,他们还有意识、有步骤地积累地温观测资料和地热基本参数,1979年由中国科学院地质研究所地热组公布的我国第一批大地热流数据不少就是在煤矿或煤田勘探区取得的。随后又将研究领域扩展到地矿、冶金、化工、有色部门和放射性矿产资源分布区和油田地区,这些矿区或勘探区的各类钻孔亦就成为地温资料或热流数据的源泉。在进行野外观测的同时,汪集旸及其所在研究集体又及时筹建起我国第一个仪器设备齐全、方法手段配套的岩石热物理性质(包括放射性生热)分析测试中心和地热模拟计算系统,为深部地热及其他理论、应用地热研究提供必不可少的室内试验参数。在80年代末、90年代初整个地球科学面临深刻变革的新时期,汪集旸又提出地热研究必须继续围绕着解决“资源、能源、灾害、环境”等与人类生存休戚相关的大问题而展开。并指出90年代地热学应面向的七个方面和可能出现的某些突破口,即向深部、向陆地、向大气、向能源、向矿山、向地震、向油气。他就“地热学向何处去”应邀在1990年11月由中国科学院地学部主持召开的“地学发展若干问题和对策研讨会”上作了报告。会后,他应“地球科学进展”编辑部之约,将报告整理成文刊于“地球科学进展”1992年第7卷第3期上,另有两篇文章“地热学——80年代回顾与90年代展望”及“地热研究进展、发展趋势及对策”亦于最近刊出。众所周知,一门学科的发展与学科带头人的关系很大,我国地热研究在短短20年间能取得如此快速的进展不能不说与汪集旸本人的努力及他所领导的研究集体齐心协力、孜孜以求有很大的关系。

 

五、将我国地热研究推向世界,取得国际地位

 

    我国地热研究起步较晚,始于70年代,但由于一开始就结合生产实际,进展较快,在70年代末就取得了一批理论和应用成果。1978年上田诚也(S.Uyeda)教授第一次来访时对汪集旸及其所在研究集体的工作就十分满意。此后,通过各种渠道(国际会议,人员来访,出国访问、进修等)及时将我国地热研究成果介绍到国际上去,取得很好的效果。汪集旸1981年在加拿大举行的国际地震及地球内部物理协会(IASPEI)第21届大会上当选为国际热流委员会(IHFC)委员;1983年在西德汉堡召开的IUGG第18届大会上当选为国际岩石圈综合性图件编制工作组(WG of CML)成员;1989年5月在意大利比萨举行的国际地热协会(IGA)成立大会上又当选为国际地热协会主席团常委,取得了国际地位。由于我国地热研究国际地位的提高并逐步跻身世界先进行列,汪集旸近年来不断被邀请到各种国际会议或学术机构、团体作特邀报告,主持专题讨论或讲学。1992年8月,他应邀赴日本京都参加第29届国际地质大会,与日本九州大学S.Ehara和美国宾州大学K.Furlong教授共同主持第II18—1专题讨论“ Geothermal Regimes in Island Arcs and Continents”并作报告。此前,他应美国地球物理学会(AGU)之邀,赴香港参加“西太平洋地球物理学术讨论会”,并与CCOP高级专家、日本地质调查所地热部主任松林修(O.Matsubayashi)博士共同组织“Geothermal Regime in West Pacific”专题讨论并作报告。1991年8月,他应邀赴维也纳参加 IUGG第20届大会,在I ASPEI 会议上作报告并与国际热流委员会前任主席、加拿大西安大略大学地球物理系主任A.Beck教授共同主持了SW6专题讨论“Evaluation of Methods of Interpretation of Heat Flow Data”。 1990年8月,他应邀赴美国夏威夷参加“国际地热能研讨会”,主持“Internationals”专题讨论并作报告。1992年7月,汪集旸应国际地球化学、宇宙化学协会邀请赴美参加第七届水—岩作用研讨会(WRI—7),并在专门为国际知名地热—地球化学家、美国国家科学院院士Donald White博士而设的“Continental Geothermal System”记念性专题讨论会上作了“中国大陆地热系统”学术报告,全文已刊于会议文集“Proceedings of the 7th International Symposium on Water-Rock Interaction-WRI-7”(Y.Kharaka & A.Maest,eds,A.A.Balkema,1992)。1992年6月,汪集旸作为国际原子能机构(IAEA)的高级学者对法国巴黎南大学“水文及同位素地球化学实验室”(Laboratoire d’Hydrologieet de Geochemie Isotopique,Universite de Paris—Sud)和法国地质矿产资源局(BRGM)地球化学部进行了为期两周的科学访问,并应邀作了“中国地热同位素、水地球化学研究”专题学术报告。1991年8月,汪集旸应联合国大学冰岛地热高级研修班主作I.Fridleifsson博士之邀,作为联合国大学客座教授,赴冰岛首都雷克雅未克为该地热高级研修班学员及冰岛能源局有关人员作了为期一周的关于中国地热系统及其开发利用的专题讲座。必须指出,作为一种很好的传统,联合国大学从1979年开始,每年从世界各国邀请一位国际知名地热学家赴冰岛地热高级研修班讲学,汪集旸的应邀对他本人和中国地热界是一种殊荣,同时也充分说明我国地热研究已跻身世界先进行列。最近,受国际地热协会邀请,汪集旸将代表发展中国家在1995年5月在意大利召开的“国际地热大会”开幕式(有美国、意大利、新西兰、冰岛等国政府首脑参加)上作大会特邀报告。“INTERNATIONAL WHO’S WHO OF COMTEMPORRARY ACHIVEMENT”LEADERSHIP”第3版(1995);英国剑桥国际传记中心(Interna tional Biographical Gentre,Cambridge,England)已将汪集旸收入“INTERNA TIONAL WHO’S WHO OF INTELLECT UALS”第11版(1995)。


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