中國科學院院士袁道先中國巖溶研究的先行者

本刊記者/劉紅偉

從小懷揣報國理想

1933 年8 月，浙江諸暨，袁道先出生在一個知識分子家庭。

袁家是書香門第，文化旺族，袁道先從小就接受了良好的教育。他的父親袁哲上世紀初從浙江諸暨雙橋農(nóng)村來到上海，后來赴日本早稻田大學攻讀教育碩士，曾經(jīng)先后擔任中央大學、中山大學、復旦大學教授，是國立湖南師范學院（現(xiàn)：湖南師范大學）創(chuàng)辦人之一、著名的上海市育才中學校長（1946 ～1950），是民國時期著名的教育家、心理學家、語文教育學家，他的著作至今仍是許多大學博士生論文的重要研究課題。

生在舊社會，長在舊社會。戰(zhàn)火紛飛的年代，經(jīng)歷之艱辛自然不必多說?？谷諔?zhàn)爭的戰(zhàn)火中，袁道先不得不中途退學，跟隨姐姐袁善如和堂哥袁承根去湖南投靠其父親，他們當時頂著敵人的炮火，一路逃難到了湖南。當時袁哲擔任著國立湖南師范學院籌備委員會委員兼公民訓育系主任，袁道先于是就順勢在國立師范學院附小重新開始上學。

1944 年，年僅12 歲的袁道先又跟隨其家人遷至近重慶沙坪壩區(qū)青木關鎮(zhèn)，并于1944至1946 年間就讀于中央大學附中。

據(jù)他回憶，當時日軍飛機經(jīng)常來轟炸，學習和生活十分艱險，常常是防空警報一響，他們就跑出教室，或是進入緊急防空洞避難，或是臥倒在田埂下邊。但是，“我們從來沒有停止過學習，讀書都很認真，和我的許多同學一樣，我當時最大的心愿就是立志報國?！痹老壬钋榈卣f。

袁道先接著說道：“那時的冬天，學校沒有熱水，然而就在學校的不遠處有一處溫泉，我們早上就跑到那里去洗漱，然后朗讀英語，我的英語基礎應該就是在那個時候打下的?！?/p>

艱苦的生活和學習條件沒能阻止袁道先求學的欲望，青木關的青山綠水為他營造了不錯的學習環(huán)境，甘甜的泉水和怡人的溫泉為他的生活提供了不少便利，崎嶇的山路和田壟更是磨練了他的意志、鍛煉了他的體質(zhì)。

談及是如何與巖溶研究結緣的，他告訴記者：“其實主要是受中學化學老師的影響，當時的化學老師韓金鑒，課講得非常生動有趣，他常常講一些化學家的小故事，我從那時對化學開始產(chǎn)生了濃厚的興趣。我正是喜歡化學，后來才選擇了研究巖溶的。”

高中畢業(yè)后，袁道先響應國家號召，毅然選擇了南京地質(zhì)探礦?？茖W校（南京大學地質(zhì)系的一部分）地質(zhì)礦床科就讀，1952 年畢業(yè)后到南京地質(zhì)學校（2000 年并入東南大學）任教。

1953 年3月調(diào)入地質(zhì)部水文地質(zhì)局，他先后任黃河中游清水河隊小組長（1953年），三門峽隊副分隊長（1954 年），國務院西藏工程勘察隊（1955 ～1957 年）技術員，長江流域規(guī)劃辦公室烏江隊地質(zhì)工程師（1957 年）。1958 年后，他相繼任山東、云南、廣西和金沙江等地水文地質(zhì)隊技術員、技術負責人、總工程師；1978年，調(diào)任中國地質(zhì)科學院巖溶地質(zhì)研究所，并擔任第一任所長；1991 年，當選中國科學院地學部院士。

推動中國巖溶研究發(fā)展

袁道先是我國第一位巖溶地質(zhì)領域的院士。幾十年來，他把地球系統(tǒng)科學引入巖溶學，提出巖溶動力學理論，先后為我國的水電建設、鐵路工程地質(zhì)工作和農(nóng)田水利水文地質(zhì)、工程地質(zhì)工作做出了重要貢獻。

20 世紀50 ～60 年代，他承擔了三門峽壩址勘查，組織負責了拉薩第一座水電站從勘察設計到施工完工的全部地質(zhì)勘察工作，查勘了雅魯藏布江和烏江沿線的水能資源。

60 ～70 年代，他在山東、云南、廣西從事水文地質(zhì)調(diào)查和勘查研究工作，提出了巖溶地下水最基本的特征是含水介質(zhì)不均勻性的概念，起草了有關規(guī)范規(guī)程，指導了巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)勘查工作；同時，他還在成昆鐵路金沙江以南200 公里的線路上，勘察調(diào)查了幾百個工點，查清地質(zhì)隱患，有力地保證了成昆鐵路順利建成通車。

期間，他根據(jù)多年的研究撰寫的《論巖溶水的不均勻性》論文在國內(nèi)外發(fā)表；主編的專著《巖溶地區(qū)供水水文地質(zhì)工作方法》于1979 年由地質(zhì)出版社出版；起草的《巖溶地區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)普查規(guī)程》已由原國家地質(zhì)總局頒發(fā)試行，為巖溶地區(qū)復雜的水文地質(zhì)條件下因地制宜抓住關鍵問題，保證水文地質(zhì)普查勘察工作質(zhì)量等方面發(fā)揮了積極作用。

80 年代中后期，袁道先在桂林典型巖溶峰叢洼地區(qū)建成了一個巖溶水文地質(zhì)試驗場，并先后開展了水動力場、溫度場、化學場的系統(tǒng)研究，建立了包氣帶巖溶地下水運動機制、調(diào)蓄功能的數(shù)學模型，為我國南方巖溶地下水資源評價提出新的研究方法，該成果獲地礦部科技成果二等獎。

此外，他系統(tǒng)總結了我國開放系統(tǒng)、半開放系統(tǒng)和半封閉系統(tǒng)巖溶發(fā)育的地球化學機制，并利用巖溶地球化學場及示蹤技術驗證了濟南趵突泉的補給途徑；把環(huán)境科學、地質(zhì)學和巖溶學三大學科相結合，提出了巖溶環(huán)境學的理論，闡明了其特點、類型以及巖溶地區(qū)各種特有的環(huán)境地質(zhì)問題的發(fā)生、發(fā)展、分布規(guī)律和防治對策。

后來，受中國地質(zhì)學會巖溶專業(yè)委員會委托，袁道先組織我國巖溶學術界進行了統(tǒng)一巖溶學術名詞的工作，對國內(nèi)外巖溶學方面近20 年來的新認識、新發(fā)現(xiàn)進行了系統(tǒng)梳理與概括，主編出版了《巖溶學詞典》（1988），并在此基礎上完成了國家標準《巖溶地質(zhì)名詞術語》的編撰。該標準已由國家標準局頒發(fā)執(zhí)行。另外，他還主編出版了《全球巖溶對比》（1998年英文版，荷蘭VSP出版）和《中國巖溶學》（1991 年英文版，1993 年中文版），從全球角度闡明了中國巖溶的特色及其發(fā)育的地球化學機理。后者獲原地礦部科技一等獎。

90 年代，袁道先受國家委派，先后多次參加國際間的學術交流與合作，并分別在多期聯(lián)合國教科文組織國際地質(zhì)對比計劃（IGCP）中擔任重要領導職務。期間，他先后出訪了45 個國家，對多個國家的地質(zhì)現(xiàn)象進行了多次現(xiàn)場調(diào)查和測試，帶回大量巖石標本和原始數(shù)據(jù)作進一步研究，取得了多項重要發(fā)現(xiàn)。

其中，他通過對全國11 個點及日本1 個點的溶蝕速度定位測試，得出了巖溶發(fā)育與氣候、地質(zhì)條件的定量關系，并在此基礎上撰寫了題為《論峰林地形》的論文，對熱帶巖溶地貌的峰林、峰叢兩個亞類的分布規(guī)律和各自的發(fā)育條件發(fā)表了自己新的見解。

站在世界巖溶研究的前沿

“國際地質(zhì)對比計劃”（International Geological Correlation Programme，簡稱：IGCP）是聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）和國際地質(zhì)科學聯(lián)合會（IUGS）于1972年共同創(chuàng)立的地質(zhì)科學領域內(nèi)的國際性學術組織，是UNESCO 目前開展的5 大科學計劃之一，也是IUGS 組織的最成功的科學計劃之一。

據(jù)袁道先介紹，“IGCP 特別重視地圈、生物圈的相互作用和生物圈、巖石圈、水圈、氣圈的共同演化過程，進一步以科學的新概念和新觀點探索研究影響人類生存條件的事件與作用過程。近40 年來，中國地質(zhì)學家共參加了百余項IGCP 項目，先后愈千名中國地質(zhì)學家參加了IGCP 項目，是我國參加國際地質(zhì)科學計劃持續(xù)時間最長、規(guī)模最大、影響深遠的國際合作活動?！?/p>

如何把地域優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為研究優(yōu)勢，是袁道先院士和他領導的研究團隊20 年多來一直以來的奮斗目標。從1990 年起，他們就開始了與UNESCO 在地球科學領域的合作，并成為這一研究領域的主要成員。他領導的國際工作組先后連續(xù)提出申請并主持實施了五個國際巖溶對比計劃項目。這五個項目分別是IGCP 299“地質(zhì)、氣候、水文與巖溶形成”（1990—1994）、IGCP 379“巖溶作用與碳循環(huán)”（1995—1999）、IGCP 448“巖溶地質(zhì)及其相關的生態(tài)系統(tǒng)全球?qū)Ρ取保?000—2004）、IGCP 513 “巖溶含水層與水資源全球研究”（2005—2009）和IGCP 598“環(huán)境變化與巖溶系統(tǒng)可持續(xù)性”（2011—2015）。

國際地質(zhì)對比計劃IGCP 299 項目將巖溶形態(tài)組合與巖溶形成環(huán)境條件建立對應關系，解決異質(zhì)同相、同質(zhì)異相這一令巖溶學者迷惘的問題，并提出地球系統(tǒng)科學的巖溶觀，推動了現(xiàn)代巖溶學的發(fā)展。

IGCP 379 的執(zhí)行，將巖溶學引入全球變化研究，一方面把巖溶作用與全球碳循環(huán)緊密聯(lián)系在一起，通過對CO2-H2O-CaCO3系統(tǒng)（巖溶動力系統(tǒng)）的定位觀測，發(fā)現(xiàn)了全球最大的碳庫—碳酸鹽巖體在全球碳循環(huán)中仍甚活躍，首次估算了我國和全球因碳酸鹽巖溶蝕回收大氣CO2的量；另一方面，巖溶動力系統(tǒng)對環(huán)境變化十分敏感，巖溶沉積物可以為全球環(huán)境變化研究提供高分辨率的環(huán)境變化信息，并利用洞穴石筍建立了我國南方第一個20 萬年來古氣候變化模式。

IGCP 448 的執(zhí)行，將巖溶地質(zhì)過程與生態(tài)學聯(lián)系在一起，將現(xiàn)代巖溶學理論的研究應用于生產(chǎn)實踐。該項目的成功實施，是傳統(tǒng)巖溶地質(zhì)研究向有機領域延伸，地質(zhì)與生命科學相結合的方向發(fā)展，為IGCP 的未來發(fā)展開拓了新的思路。

IGCP 513 的執(zhí)行，系統(tǒng)研究了極端氣候條件下洪澇與干旱災害頻繁發(fā)生后巖溶水資源變化趨勢，揭示了變化環(huán)境下巖溶流域水資源響應與調(diào)控機制，增加了國家水資源戰(zhàn)略儲備及應對極端氣候能力，促進了巖溶動力學理論的發(fā)展。

IGCP 598 的執(zhí)行，更是通過多學科交叉研究，專注于不同時間與空間尺度環(huán)境變化與巖溶系統(tǒng)的相互作用，研究地質(zhì)生物過程和人類活動(土地利用、農(nóng)業(yè)活動等)對碳酸鹽巖溶蝕作用的影響；研究巖溶含水層與水資源過程對不同氣象與氣候事件(如極端干旱與洪澇事件)的水文地質(zhì)響應；利用巖溶擾動指數(shù)方法研究人類擾動對巖溶環(huán)境的影響，提取記錄在巖溶水體、沉積物、石筍以及文化記載中不同時間尺度環(huán)境變化信息(指標)，并進行量化研究。

袁道先認為：“一系列對比計劃項目的相繼開展，成功地把地球系統(tǒng)科學思想引入現(xiàn)代巖溶學，既為巖溶學術界提供了共同解決最緊迫的巖溶資源環(huán)境問題的機會，而且形成了一個強有力的國際合作群體，從全球視野來研究巖溶，從而有利于推動國際和國內(nèi)巖溶學科的發(fā)展。”

讓世界巖溶研究中心落戶中國

進入21 世紀，隨著巖溶科學研究的深入，世界各國巖溶科學家普遍認為，十分有必要建立一個巖溶方面的國際研究中心，從全球視野來研究巖溶科學，為當前巖溶地區(qū)最緊迫的資源和環(huán)境問題提供解決方案。

全球大約15%的陸地面積是巖溶區(qū)，在全世界40 個國家中都有分布，世界人口的1/6、約10 億人口生活在巖溶地區(qū)。中國是一個巖溶大國，面積達到344 萬平方千米，約占國土面積的1/3，而且?guī)r溶類型發(fā)育齊全，呈現(xiàn)多種優(yōu)勢，中國巖溶形成了挺拔俊美的地表形態(tài)，多姿多彩的地下溶洞，旅游資源十分豐富，是全球少有的“天然巖溶檔案館”。中國巖溶優(yōu)勢可以歸結為四大特點：第一我國的碳酸鹽巖古老堅硬，是其挺拔俊美的前提條件；第二我國是東亞季風氣候區(qū)，雨熱配套，為巖溶發(fā)育提供了強大的水動力和水化學環(huán)境；第三，我國地質(zhì)構造抬升運動強烈，使我國巖溶發(fā)育更加多樣；第四我國西南巖溶區(qū)沒有經(jīng)歷第四紀大陸冰蓋的刨蝕，多樣的巖溶形態(tài)得以保持并發(fā)育至今。

“世界巖溶研究中心設在中國，不僅對中國意義非同尋常，而且也會對世界巖溶研究產(chǎn)生深遠影響，同樣具有開創(chuàng)性的意義！” 袁道先強調(diào)，“我國巖溶地區(qū)的環(huán)境非常脆弱，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，脆弱的巖溶生態(tài)系統(tǒng)與可持續(xù)發(fā)展的矛盾越來越突出，尤其是我國南方巖溶地區(qū)的石漠化問題，已經(jīng)成了全面建設小康社會、西部大開發(fā)、建設社會主義新農(nóng)村的難點之一?！?/p>

基于此，2003 年11月，時任IGCP448項目主席的袁道先認為中國申請將這一研究中心落戶中國的條件已經(jīng)成熟，于是正式向UNESCO 執(zhí)行局提交了在桂林建立國際巖溶研究中心的申請書。

2008 年2月11日，對于袁道先來說，是一個非常特別而又值得紀念的日子。這一天，中國國土資源部與聯(lián)合國教科文組織在巴黎簽署協(xié)議，正式將世界巖溶研究中心掛牌落戶到中國桂林，落戶到中國地質(zhì)科學院巖溶地質(zhì)研究所。這是袁道先的光榮，也是中國巖溶研究人的光榮。

“世界巖溶研究中心是我國第一個由聯(lián)合國授權設立的地學研究中心，也是聯(lián)合國設立的第一個以地質(zhì)為中心的世界研究中心。這是我國地質(zhì)學界的一件大事??！”袁道先興奮地說。

然而，為了這一時刻的到來，當時已擔任4 屆世界巖溶項目主席的袁道先卻為之不懈奮斗了近20 年。

當記者問及其中的曲折經(jīng)歷時，袁道先卻對此輕描淡寫：“幾個IGCP 對比計劃做下來后，我們的研究水平得到了業(yè)界的認可，再加上桂林得天獨厚的喀斯特地貌，理應成為世界巖溶學立典之地，落戶桂林也應該是水到渠成的事啊。”但他承認，在計劃實施之初，部分國際知名專家對由中國來實施并不十分贊同，表示出了些許的懷疑。

為了獲得國外同行的認可，袁道先帶著來自世界各地的幾十位巖溶專家，在中國進行了行程達6000 多公里的實地考察。一路上袁道先現(xiàn)身說法，專家們無不為他的學術思想所折服。

袁道先院士（左二）在西藏考察冰川

巖溶世界洞洞相連、環(huán)環(huán)相扣，神秘莫測，使他樂此不疲。隨著世界巖溶中心在中國桂林的成立，中國巖溶開始走向了世界。

中心成立后，每年12月，都會有來自世界各國的頂級專家學者們齊聚桂林，在那里講學、培訓。從以往只能前往他國學習到舉辦世界巖溶研究交流平臺，其中的艱辛與歡愉，袁道先難以一一道來。但他對桂林的感激之情和喜愛之意卻溢于言表：“就像穆斯林要去麥加城朝拜一樣，巖溶研究人朝拜的地方就是我們中國的桂林！”

“世界巖溶研究中心的建立，為全世界的巖溶研究搭建了一個很好的平臺?！痹菏勘硎?，“目前，在國土資源部的領導和支持下，世界巖溶研究中心按聯(lián)合國教科文組織的要求，啟用了新的管理模式，聯(lián)合了眾多中外科學家，致力于為世界各地巖溶地區(qū)出現(xiàn)的資源和環(huán)境問題尋找新的解決途徑?！?/p>

袁道先接著告訴記者：“同時，世界巖溶中心將組織國際同行開展巖溶前沿科學問題的合作研究，基于最新的巖溶研究成果培養(yǎng)與訓練研究生、工程師與科學家，建立世界巖溶基礎數(shù)據(jù)庫，并通過全球網(wǎng)絡選派巖溶專家，為全球巖溶生態(tài)環(huán)境問題嚴重的地區(qū)，特別是欠發(fā)達地區(qū)提供科學技術咨詢。希望這個中心將來能為‘21 世紀議程’的實施，特別是為遍布世界的巖溶地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展做出應有的貢獻。”