科技部：關于發布地球宜居性的深部驅動機制重大研究計劃 2024年度項目指南的通告

國家自然科學基金委員會現發布地球宜居性的深部驅動機制重大研究計劃2024年度項目指南，請申請人及依托單位按項目指南所述要求和注意事項申請。

國家自然科學基金委員會

2024年4月12日　　

地球宜居性的深部驅動機制重大研究計劃

2024年度項目指南

　　“地球宜居性的深部驅動機制”重大研究計劃瞄準地球內部層圈（地核、地幔及地殼）在控制地球宜居性中的重要作用，圍繞以深部揮發份為紐帶的跨圈層動力過程與能量物質循環重大科學問題，通過地球科學、數學、物理學、化學科學、信息科學、材料科學等多學科跨領域跨尺度綜合研究，為破解地球宜居性的深部引擎之謎提供基礎理論和技術支撐。

　　一、科學目標

　　聚焦地球宜居性的深部驅動機制，查明地球深部碳、氫、氧等揮發份的化學行為、分布及賦存狀態，闡明其對深部組成、性質和結構的影響，探究地球深部碳-氫-氧的循環機制與通量，揭示其與深部地球動力過程的聯系，查明深部新化學反應的類型、機制及效應，探索地球深部-淺部關聯機制及其對地球宜居性演變和新型稀缺能源形成的調控作用，促進地球系統科學的重大理論創新，培養一支有國際影響力的研究隊伍，提升我國在深地領域的創新能力。

　　二、核心科學問題

　　本重大研究計劃以深部揮發份的“催化作用”和新化學反應為切入點，圍繞揮發份（重點關注碳-氫-氧）在地球內部的分布、循環和效應三個相互關聯的核心科學問題開展研究。

　　（一）深部揮發份的分布與地球內部性質。

　　綜合實測地球化學數據、地球物理觀測、極端條件與計算模擬、材料微觀結構等研究地球深部揮發份的行為、分布及其對地球內部性質的影響，查明地球深部主要界面和不均勻體的物質組成、結構特征及成因。

　　（二）深部揮發份的循環與地球動力過程。

　　研究地球內部“從上至下”（如板塊俯沖）和“從下至上”（如地幔上升流和地幔柱活動）過程中揮發份的作用和循環機理，厘清超級火山巖漿儲庫的組成和揮發份的遷移富集規律；限定富水流體、含水熔體和超臨界流體攜帶揮發份的能力以及揮發份在不同流體中的存在形式；約束揮發份在不同地球動力過程中的循環效率和控制因素。

　　（三）地球深部-淺部關聯機制與宜居性。

　　綜合大數據分析及人工智能運算、正演模擬研究和地球系統模型開發，研究深部化學引擎在大氧化、冰室和極熱氣候、超級火山、生物大滅絕以及氫氣、氦氣富集等重大事件中的作用，揭示深部過程對地球宜居性演變的作用機制，建立地球不同演化階段深部-淺部相互作用的理論框架。

　　三、2024年度資助的研究方向

　　（一）培育項目。

　　以總體科學目標為牽引，基于核心科學問題，2024年度擬圍繞以下研究方向優先資助探索性強、具有原創性思路、提出新技術路徑的培育項目。

　　1．地球深部揮發份的化學性質、組成與來源。

　　通過研究地幔深度來源的樣品（包括金剛石）以及實驗和計算模擬，限定地球深部揮發份的地球化學性質，揭示地球深部揮發份的組成和來源，探究其對地球內部動力學的啟示意義。

　　2．揮發份對地球深部組成和物理性質的影響。

　　研究揮發份對地幔巖石組成及礦物結構、相變、流變性質、輸運性質（如電導率和熱導率）、地震波速及衰減、地球內部熱力學行為和地幔氧化還原狀態的影響。

　　3．揮發份與巖漿房過程。

　　研究揮發份在巖漿分異過程中的行為與作用，揭示巖漿儲庫的孕育和發展的時間尺度和精細過程，探討揮發份與火山噴發之間的關聯。

　　4．深地過程與氫-氦富集。

　　研究地球深部氫-氦儲庫的起源、分布和富集過程，查清地質構造、巖漿活動和水-巖相互作用對氫-氦的形成、遷移和富集的影響。

　　5．深部揮發份分布/循環的探測/示蹤技術。

　　研發能有效揭示地球深部揮發份分布的地球物理探測技術，能確定地球深部儲庫中揮發份種類和含量的地球化學示蹤技術，以及能定量描述地球深部過程中揮發份行為的綜合模型。

　　6．超深條件下揮發份的反應性。

　　研究地球深部高溫高壓條件下揮發份與地幔物質之間的反應機理，查清其可能引發的礦物相變、形變、元素交換和組織結構演化等現象。

　　7．地球深部-淺部關聯機制。

　　研究超級火山噴發、陸殼形成與風化、動力地形等地球深部-淺部關聯機制中的存在問題，鼓勵提出新的跨圈層聯動機制，完善和發展研究地球內外聯動的方法體系；研究并提出地球不同演化階段（前板塊構造、古老板塊構造、現代板塊構造）地球深部-淺部的相互作用機制。

　　8．地球宜居要素的替代指標研發與應用。

　　研發地球宜居要素（如氧化還原狀態、溫度、大氣含氧/臭氧/二氧化碳量等）的新的替代指標，揭示特定時期地球宜居要素的演化規律和控制因素。

　　9．地表重大宜居要素演變及其深部驅動機制。

　　研究地球兩次大氧化事件以及顯生宙極端氣候事件（如奧陶紀末冰期、石炭二疊紀大冰期、二疊紀末快速增溫和古新世-始新世極熱氣候事件等）的精細演變過程及其深部驅動機制，鼓勵實測數據與數值模擬深度融合開展定量探索。

　　10．深淺耦合的地球系統模型構建與應用。

　　構建適用于地質時期的深-淺耦合定量模型，尤其鼓勵構建耦合同位素地球化學記錄的模型，包括但不限于碳排放模型LOSCAR、中等復雜度模式地球系統模型SCION/GEOCLEM/cGENIE/GCM、復雜地球系統模式CESM等，以地球深部排氣作用（CO₂、SO₂等）為紐帶，闡明物質和能量從深部到淺部的傳遞過程及其對地表宜居環境的影響。

　　（二）重點支持項目。

　　以總體科學目標為牽引，基于核心科學問題，2024年擬圍繞以下研究方向優先資助前期研究成果積累較好、交叉性強、對總體科學目標有較大貢獻的重點支持項目。

　　1．地球深部揮發份的分布和物理化學效應。

　　研究地球深部揮發份的賦存、分布及物理化學效應，理解揮發份在地球內部各層圈的賦存形式和溶解機制及控制因素，闡明深部高溫高壓下物質的微觀結構特征與揮發份含量的關聯，定量約束揮發份在地球內部各圈層的豐度；闡明多種揮發份及其協同效應對地幔物質物理化學性質（如氧化還原狀態、輸運性質、波速、流變性質和部分熔融等）的作用和影響。

　　2．揮發份對地球深部物質組成、結構和界面性質的影響。

　　查明地球深部主要界面（巖石圈內部不連續面、巖石圈-軟流圈界面、地幔轉換帶）和圈層內部多尺度不均勻體（LLSVP, ULVZ）的物質組成、幾何形態及結構特征，闡明其與揮發份的可能聯系，探究這些地球深部構造的形成和演化及其對地表地質的控制作用。

　　3．俯沖帶深部揮發份循環過程。

　　厘清蛇紋巖在俯沖過程中攜帶和釋放揮發份的作用和機理，闡明俯沖帶蛇紋石化反應過程及氫氣和甲烷等生成機制；限定揮發份在富水溶液、含水熔體以及超臨界流體等熔流體中的溶解度與存在形式；研究揮發份在不同深度的再循環效率，約束通過俯沖板片遷移到地球深部的揮發份通量和控制因素。

　　4．深部揮發份的釋放與效應。

　　闡明大火成巖省和超級火山形成過程中揮發份組成特征及來源，限定與超級火山噴發有關的重要巖漿房過程及其精確時間尺度，揭示揮發份促進地幔和地殼大規模熔融、觸發超級火山噴發的機理；查清巖石圈破壞、大火成巖省和超級火山噴發的揮發份釋放量及氣候環境效應，以及大火成巖省風化過程對地球氣候的調節機理；揭示流體輸導體系與深部氫氣、氦氣等新型稀缺地質資源在淺部富集機理的關聯。

　　5．地球深部新化學反應機理。

　　研究地球深部高溫高壓環境下輕質揮發份與地幔/地核物質間的反應，探尋深部新物質，歸納深部獨有的新化學反應，解析超氧化物等新化學反應產物的生成機制、演化歷史和物理化學性質，闡明深部物質引擎的化學要素和對地表宜居性的調控。鼓勵地球科學與化學科學、物理科學、材料科學等多學科交叉，深化對地球深部新化學反應機理的理解。

　　6．地球深部-淺部關聯機制與宜居性演化。

　　圍繞若干重大地質事件，建立高分辨率地質年代格架和生物多樣性演變模式，厘定關鍵環境因子變率，研究關鍵元素從深部到地表的循環過程，闡明氣候、環境和生命演變等對深部揮發份循環過程的響應機制，揭示地球宜居性演化的深部驅動和表層響應的跨圈層耦合機制。

　　7．深淺耦合的地球系統模型構建與應用。

　　通過數據與定量模型深度融合，針對地質歷史時期多次氧化事件（大氧化事件、新元古代氧化事件、古生代氧化事件等）、冰室氣候事件（奧陶紀末冰期、石炭-二疊紀大冰期、晚新生代大冰期等）、極熱氣候事件（二疊紀-三疊紀之交極熱事件和古新世-始新世之交極熱事件）等其中某一類事件開展綜合定量對比研究，探索地表宜居性演化規律及其深部驅動機制，尋找生態系統發生顯著變化的環境閾值。鼓勵地球科學、信息科學、人工智能等多學科開展合作研究。

　　四、遴選項目的基本原則

　　（一）對實現總體科學目標的貢獻度。

　　（二）促進科學問題解決的新思路、新方法。

　　（三）學科交叉，促進我國相關領域發展的國際合作與共享。

　　（四）培育項目優先資助探索性強、具有原創性思路、提出新技術路徑的申請項目；重點支持項目應具有良好的研究基礎和前期積累，學科交叉性強，對總體科學目標有直接貢獻與支撐。

　　五、2024年度資助計劃

　　擬資助培育項目12項左右，直接費用資助強度約為80萬/項，資助年限為3年，申請書中研究期限應填寫“2025年1月1日-2027年12月31日”；擬資助重點支持項目12項左右，直接費用資助強度約為300萬/項，資助期限為4年，申請書中研究期限應填寫“2025年1月1日-2028年12月31日”。

　　六、申報要求及注意事項

　　（一）申請條件。

　　本重大研究計劃項目申請人應當具備以下條件：

　　1．具有承擔基礎研究課題的經歷。

　　2．具有高級專業技術職務（職稱）。

　　在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進行申請。

　　（二）限項申請規定。

　　執行《2024年度國家自然科學基金項目指南》“申請規定”中限項申請規定的相關要求。

　　（三）申請注意事項。

　　申請人和依托單位應當認真閱讀并執行本項目指南、《2024年度國家自然科學基金項目指南》和《關于2024年度國家自然科學基金項目申請與結題等有關事項的通告》中相關要求。

　　1．本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2024年5月16日－2024年5月23日16時。

　　（1）申請人應當按照科學基金網絡信息系統中重大研究計劃項目的填報說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。

　　（2）本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學問題，對多學科相關研究進行戰略性的方向引導和優勢整合，成為一個項目集群。申請人應根據本重大研究計劃擬解決的具體科學問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學目標、研究內容、技術路線和相應的研究經費等。

　　（3）項目申請人在科學基金網絡信息系統中選擇“在線申請”—“新增項目申請”—“申請交叉科學部項目”進行項目申報。

　　申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“培育項目”或“重點支持項目”，附注說明選擇“地球宜居性的深部驅動機制”，受理代碼選擇T04（受理代碼選擇不準確或未選擇的項目申請將不予受理），并根據申請項目的具體研究內容選擇不超過5個申請代碼。

　　培育項目和重點支持項目的合作研究單位均不得超過2個。

　　（4）申請人在申請書起始部分應明確說明申請符合本項目指南中的資助研究方向（寫明指南中的研究方向序號和相應內容），以及對解決本重大研究計劃核心科學問題、實現本重大研究計劃科學目標的貢獻。

　　如果申請人已經承擔與本重大研究計劃相關的其他科技計劃項目，應當在申請書正文的“研究基礎與工作條件”部分論述申請項目與其他相關項目的區別與聯系。

　　2．依托單位應當按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作。在2024年5月23日16時前通過信息系統逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料，并于5月24日16時前在線提交本單位項目申請清單。

　　3．其他注意事項。

　　（1）為實現重大研究計劃總體科學目標和多學科集成，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數據和資料管理與共享的規定，項目執行過程中應關注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關系。

　　（2）為加強項目的學術交流，促進項目群的形成和多學科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學術交流會，并將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人有義務參加本重大研究計劃指導專家組和管理工作組所組織的上述學術交流活動。

　　（四）咨詢方式。

　　交叉科學部交叉科學四處

　　聯系電話：010-62328922