朱日祥

        朱日祥,地球物理学家,1955年8月18日出生于山西大同。1978年毕业于山西大学物理系;1978~1982年在山西大学物理系任教。1984年在中国科学院地球物理研究所获硕士学位;1989年在中国科学院地质研究所获博士学位;1993年5月晋升为研究员。1997年至今任国务院学位委员会学科评审组成员;1998年至今任中国地球物理学会秘书长;2003年8月至今任中国科学院地质与地球物理研究所副所长;2003年当选为中国科学院院士。
        朱日祥教授长期从事地球物理学基础理论和实验研究,在地磁极性倒转、地磁场与地球深部过程的相关性以及沉积盆地古地磁定年等领域取得了系统性、创新性的成果。他强调学实证,主持创建了集成岩石磁学、古地磁学、地磁场古强度测定和氩-氩年代学研究的综合实验室,开拓了新的实验技术和方法,实现了从单纯引进设备到自行设计;从重复前人的方法到提出新技术和新方法的跨越。该实验室已成为岩石磁学与古地磁学领域国内外研究中心之一,提升了我国该研究领域在国际上的地位和影响。
        地磁场方向和强度都蕴藏着地球内部过程的信息。由于地质历史时期地磁场强度测定难度很大,国际上现有的古地磁强度实验数据十分匮乏。这极大地制约了利用地磁场研究地球的演化历史。针对地磁场古强度研究的难点,朱日祥教授设计了在真空或氩气环境下热处理样品的设备,建立了遴选合适样品的岩石磁学新标准,显著提高了获取可靠古强度数据的成功率。在反复实验的基础上,他提出了一种测定地磁场古强度的新方法,获得了极性转换期间地磁场强度可衰减至现今值20%左右的实验证据;确定了白垩纪超静磁带发生之前地磁场强度仅为现今值的一半,论证了地磁极性倒转频率与地磁场强度呈负相关性。朱日祥教授提出,地磁场的这一变化特征可能起源于俯冲到660公里间断面的冷物质聚积增加至临界值,导致原来的上下地幔分层对流状态被破坏,使得聚积的冷物质被带到核幔界面,改变了那里的物理化学边界条件和外核流体状态,从而导致了地磁场强度的逐渐增加和地磁极性倒转频率的逐渐降低以及白垩纪超静磁带的发生。这些工作不仅在国内开辟了地质时期地磁场古强度研究新领域,而且将古地磁学的研究范畴拓展到认识地球内部过程。
        地磁极性倒转是地磁场最重要的物理现象,但人类还无法对极性转换期间的地磁场进行直接观测,目前唯一有效的途径是从岩石的剩磁中获取地磁极性转换的记录。朱日祥教授选择沉积速率较高的黄土沉积物,对极性转换期间地磁场变化特征进行了较深入系统的实验和理论研究,发现了松山一布容极性转换过程是由多次快速倒转构成,每次快速倒转经历的时间约几百年,而不是过去普遍认为的几千年,提出了极性转换期问地磁极性快速倒转的可能机理。他还确定了松山一布容极性转换期间虚地磁极主要环太平洋分布,与采样点位置以及倒转方向无关,为解决国际上对极性转换期间虚地磁极轨迹的争论提供了新的证据。在此基础上,结合下地幔地震波传播存在着环太平洋的异常区以及核一幔边界流体运动在太平洋为低速区的特点,他推断地磁极性倒转还受控于下地幔结构的变化,并提出极性转换期间地球磁场仍以偶极子分量为主的模型。此外,朱日祥教授利用古地磁学研究方法证明了5Ma以来地球虚偶极矩存在极值,提出洛仑兹力对地核发电机过程起负反馈作用以及虚地磁极在任一“瞬时”偏离地球自转轴是由于α效应影响的新观点。
        由于沉积物缺乏适合同位素定年的材料和沉积剩磁的复杂性,沉积盆地定年一直是地学研究的难点之一。针对这一难题,朱日祥教授从实验技术和方法人手,研究了陆相沉积物剩磁复杂性和记录地球磁场信息不确定性等基本问题,提高了古地磁实验数据的可靠性,为运用磁性地层学在复杂盆地沉积物的定年提供了途径。在此基础上,确定了争论已久的河北阳原泥河湾小长梁旧石器遗址的年代。该项研究成果在《Nature》发表后,《Science》等多家杂志发表了评论,认为这一研究为盆地沉积物定年提供了“突破点”。近年来,他利用这些创新的实验技术和方法又确定了泥河湾盆地马圈沟古人类遗址的时代为166万年,这是东亚高纬度地区迄今被确认的最早的人类活动新证据。他的研究结果显示在泥河湾古人类活动至少持续了34万年,证明古人类仅仅凭借简单的工具就能在远比非洲热带地区寒冷和恶劣得多的高纬度自然环境下生存下来,已经具有很强的适应环境变化的能力。泥河湾直立人制造石器和敲骨取髓的方式与非洲的早期人类相似,仅比被认为非洲古人类跨越大陆到达格鲁吉亚的古人类略晚,表明古人类以较快的速度迁徙到华北。这对于认识古人类走出热带非洲进入欧亚大陆迁徙路线和时间非常重要。
        朱日祥教授对华北、扬子和塔里木三大块体古地磁研究的薄弱地区和空白时段进行了大量的野外考察和采样,在岩石磁学和古地磁数据系统分析处理的基础上,修正了显生宙以来三大块体的古地磁视极移曲线;从古地磁学角度论证了华北、扬子、塔里木块体在早古生代都位于南半球中低纬度地区,进一步验证和修订了扬子与华北块体在印支期的对接过程是先东后西的闭合模式,即东部的对接发生在晚二叠世,西部闭合时代为晚三叠世,晚侏罗世三大块体在动力学意义上已成为整体。他的这一工作对深化大陆动力学研究具有重要意义。届国家自然科学基金委杰出青年资助;从选中国科学院首届百人计划;1996年获中国青年科学家奖和中国科学院自然科学奖一等奖(排名第一)。在致力于实验室建设和科学研究的同时,朱日祥教授非常重视人才培养,鼓励学生全面发展,严格督促学生科研能力和科学品德的提高。先后培养博士17名,其中1人已获国家杰出青年基金资助,1人获中科院青年科学家二等奖。他领导的研究小组获得1997年度中科院首届“百人计划”优秀科研团队称号和2003年国家自然科学基金委创新研究群体科学基金资助。

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