馬瑾院士1934年出生于上海市。中學(xué)時代受“大陸漂移學(xué)說”和“滄海變桑田”等地質(zhì)知識的影響,1952年高考時她選擇地質(zhì)專業(yè)作為第一志愿,并如愿考入北京地質(zhì)學(xué)院。1956年畢業(yè)后進(jìn)入中國科學(xué)院地質(zhì)研究所,在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家張文佑的指導(dǎo)下從事構(gòu)造地質(zhì)研究。1958年,前往蘇聯(lián)科學(xué)院大地物理研究所攻讀研究生,師從構(gòu)造物理學(xué)家格佐夫斯基,1962年獲得副博士學(xué)位并回中國科學(xué)院地質(zhì)研究所工作。1962—1966年,她先后籌建相似材料和光彈實(shí)驗(yàn)室,把構(gòu)造物理研究引入到傳統(tǒng)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)中。1966年邢臺地震后,她把工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到地震研究方面,開展了地震構(gòu)造與應(yīng)力場的實(shí)驗(yàn)研究工作。1978年后,她領(lǐng)導(dǎo)建立了構(gòu)造物理與高溫高壓巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)室,并全面開展了地震構(gòu)造物理學(xué)研究。構(gòu)造物理與高溫高壓巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)為2003年組建中國地震研究領(lǐng)域第一個國家級實(shí)驗(yàn)室——地震動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室奠定了良好的基礎(chǔ)。
60年來,馬瑾先生根據(jù)國家的需要和學(xué)科發(fā)展的需求,不斷拓展研究領(lǐng)域和方向,先后結(jié)合礦田構(gòu)造、油氣開發(fā)、地震機(jī)理和預(yù)測等問題,研究構(gòu)造變形過程和機(jī)制,發(fā)展構(gòu)造物理理論和方法,在多個方面取得了創(chuàng)新性的進(jìn)展:
褶曲和斷裂形成機(jī)制 1962年回國后,馬瑾先生繼續(xù)其在蘇聯(lián)的研究工作,在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上,利用模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了褶曲和斷層的形成條件、形成機(jī)制及應(yīng)力場。這一工作在中國實(shí)驗(yàn)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的發(fā)展中具有開拓意義,其成果曾被國內(nèi)高校構(gòu)造地質(zhì)學(xué)教課書長期采用,并被蘇聯(lián)和日本等國的學(xué)者所引用。在四川石油會戰(zhàn)中,她把構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用于裂隙型含油氣構(gòu)造的研究中,提出巖性組合決定構(gòu)造變形組合特征的新認(rèn)識,總結(jié)出含油氣層的有利儲集部位,在油氣構(gòu)造研究中起到了指導(dǎo)作用。
地震孕育發(fā)生過程與構(gòu)造變形 1966年及其后的10多年間,馬瑾先生深入地震現(xiàn)場開展調(diào)查和觀測,針對觀測資料提出的問題開展構(gòu)造物理研究,在地震孕育發(fā)生及其與構(gòu)造變形的聯(lián)系方面提出了一些新認(rèn)識,其中包括:1)基于對中國大陸強(qiáng)震遷移的分析和構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果,提出構(gòu)造線在空間上的控震作用,歸納出地震遷移的準(zhǔn)則和類型。2)通過對新豐江水庫地震進(jìn)行現(xiàn)場觀測和實(shí)驗(yàn)研究,論證了地震震源機(jī)制與斷層錯動的關(guān)系,其中把水庫地震分為由蓄水直接引起的地震和庫水誘發(fā)的地震,指出大震前第2種類型地震增多。這一工作在推動中國水庫地震研究方面發(fā)揮了積極作用。3)提出地震前兆和后效甄別的概念,從構(gòu)造變形演化角度論證了唐山地震后全國許多地方出現(xiàn)的異常現(xiàn)象屬于地震后效,進(jìn)而推斷在短期內(nèi)不會有大震。4)將前兆類型和構(gòu)造類型聯(lián)系起來,分析了海城地震有前震、唐山地震無前震及龍陵地震等為雙震的原因,從地質(zhì)構(gòu)造角度解釋了地震活動及前兆現(xiàn)象的多樣性。
斷層幾何結(jié)構(gòu)與物理場演化 從20世紀(jì)80年代至今,馬瑾先生領(lǐng)導(dǎo)同事和學(xué)生圍繞斷層幾何結(jié)構(gòu)對斷層運(yùn)動的影響問題,對平直斷層、雁列斷層、拐折斷層、共線非連續(xù)斷層、入字型斷層等多種斷層組合的變形破壞過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬,通過對變形過程中微破裂活動時空分布、應(yīng)變場演化、斷層位移分布、熱場演化的觀測,分析了不同斷層組合的失穩(wěn)條件和機(jī)制、成核過程以及前兆特征,為地震機(jī)理與前兆機(jī)理提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。同時還結(jié)合斷層活動習(xí)性研究,開展了斷層帶寬度與斷層錯距、斷層摩擦增溫與斷層最后活動年代的實(shí)驗(yàn)研究。近年來,馬瑾先生提出了亞臨界失穩(wěn)的概念,帶領(lǐng)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)研究和野外資料分析等方面深入探討斷層的亞臨界失穩(wěn)與地震前兆。實(shí)驗(yàn)室在此方面的研究被國內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為獨(dú)具特色,研究成果被廣泛引用。
斷層相互作用與塊體運(yùn)動 斷層之間的相互作用和塊體運(yùn)動對地震活動的影響是馬瑾先生始終關(guān)注的問題之一。她通過對實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)力-應(yīng)變演化的觀測,提出了斷層相互作用的可能型式,分析了塊體運(yùn)動對斷層失穩(wěn)分布的影響,為應(yīng)力觸發(fā)地震和地震復(fù)發(fā)規(guī)律等研究提供了基礎(chǔ)。同時,她把室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬與野外觀測資料的分析相結(jié)合,探討了縫塊系統(tǒng)變形對地震活動的控制作用。20世紀(jì)90年代初,她提出共軛斷層系的旋轉(zhuǎn)與交替活動模型,對北京及鄰區(qū)第四紀(jì)沉積盆地的分布、地球物理資料、現(xiàn)代形變測量以及現(xiàn)代地震活動給予了統(tǒng)一解釋。1999年,她論證了活動塊體在地震活動中的作用,明確提出了地震機(jī)理研究從斷層中心論向塊體中心論轉(zhuǎn)變的觀點(diǎn),并指導(dǎo)研究生對鄂爾多斯塊體、川滇塊體的運(yùn)動和強(qiáng)震的關(guān)系進(jìn)行了研究。
斷層物質(zhì)與斷層滑動失穩(wěn) 20世紀(jì)80年代初,馬瑾先生和學(xué)生通過大量高溫高壓實(shí)驗(yàn),論證了斷層物質(zhì)對斷層運(yùn)動的影響。其中包括:實(shí)驗(yàn)研究了不同類型斷層物質(zhì)發(fā)生粘滑失穩(wěn)的條件,以及溫度、壓力、孔隙壓力等不同物理因素的交叉影響問題,分析了斷層宏觀力學(xué)性狀與微觀變形機(jī)制和相變之間的關(guān)系,討論了預(yù)存斷層面對脆性和塑性變形的影響。此項(xiàng)研究是國內(nèi)高溫高壓巖石摩擦以及實(shí)驗(yàn)巖石變形顯微構(gòu)造方面最早的研究成果,在推動國內(nèi)相關(guān)研究中發(fā)揮了積極作用,研究成果被國內(nèi)外許多同行所引用。隨后,她又指導(dǎo)學(xué)生圍繞實(shí)際斷層帶的物質(zhì)組成和物理性質(zhì)開展了深入研究。
熱紅外信息與斷層活動 針對衛(wèi)星熱紅外信息應(yīng)用于地震研究中存在的一些關(guān)鍵科學(xué)問題,馬瑾先生及其研究集體開始了對衛(wèi)星熱紅外信息與活動斷層關(guān)系的探討。即:通過熱紅外遙感信息分析,查明熱紅外輻射異常圖像時空演化,提取斷層現(xiàn)今活動判別指標(biāo);通過巖石變形實(shí)驗(yàn),探討不同變形階段熱紅外異常的機(jī)理;在此基礎(chǔ)上分析斷層現(xiàn)今活動習(xí)性及相互作用。目前已在地震與斷層活動的熱紅外異常分析方面發(fā)展了若干實(shí)用的技術(shù)與方法,并且在熱紅外異常機(jī)理方面提出了一些新的認(rèn)識。目前,她和其研究集體正通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、野外觀測、衛(wèi)星資料分析相結(jié)合的綜合性方法,繼續(xù)這一領(lǐng)域的研究和探索。
構(gòu)造物理實(shí)驗(yàn)技術(shù) 馬瑾院士始終把發(fā)展構(gòu)造物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)作為一項(xiàng)重要任務(wù),領(lǐng)導(dǎo)同事和學(xué)生根據(jù)研究工作的需求不斷建設(shè)和發(fā)展實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)。在她和實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建者們以及隨后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的一批科技骨干的共同努力下,幾十年來構(gòu)造物理實(shí)驗(yàn)室在技術(shù)創(chuàng)新方面取得了一系列成果。其中包括:研制了國內(nèi)最早的固體介質(zhì)和氣體介質(zhì)高溫高壓三軸巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,先后研發(fā)了三代適用于巖石變形破壞研究的多通道數(shù)字化全波形聲發(fā)射測量系統(tǒng)及聲發(fā)射三維定位技術(shù),研發(fā)了三代多通道數(shù)字應(yīng)變儀及分析系統(tǒng),研發(fā)了超低滲巖石滲透率測量系統(tǒng),等等,建成了可研究地殼和上地幔物質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì)、變形過程及其物理響應(yīng)的構(gòu)造物理實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新,保障了實(shí)驗(yàn)室在構(gòu)造物理研究方面的不斷深入和開拓創(chuàng)新,并帶動了國內(nèi)相關(guān)學(xué)科和實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展,實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的多項(xiàng)設(shè)備和技術(shù)先后被國內(nèi)10多家教學(xué)、科研和生產(chǎn)單位所采用。
馬瑾先生在科研工作中忘我拼搏,在學(xué)術(shù)思路上開拓創(chuàng)新,取得了豐碩的研究成果,先后在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文200多篇,并著有《構(gòu)造物理學(xué)概論》等多部著作,獲國家和部級科技獎勵10項(xiàng)。在開展科學(xué)研究和建設(shè)實(shí)驗(yàn)室的過程中,馬瑾先生非常重視青年人才的培養(yǎng),1978年以來培養(yǎng)博士后、博士和碩士研究生近40名,這些學(xué)生大都成為國內(nèi)外相關(guān)研究領(lǐng)域的骨干力量。在青年人才的培養(yǎng)中,她鼓勵創(chuàng)新思維和學(xué)術(shù)爭鳴,努力創(chuàng)建寬松和諧的學(xué)術(shù)氛圍,并盡力為年輕人創(chuàng)造學(xué)習(xí)和交流的機(jī)會。對于一個涉及地質(zhì)和地球物理研究、機(jī)械和電子技術(shù)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)室,團(tuán)結(jié)協(xié)作的集體是最重要的。因此,她強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng),并以身作則,努力建設(shè)一個人格上人人平等、工作上各盡所能、學(xué)術(shù)上鼓勵爭鳴、生活上相互關(guān)心的充滿朝氣與活力的研究集體。她正派的學(xué)風(fēng)、誨人不倦的治學(xué)態(tài)度及甘當(dāng)人梯的精神受到學(xué)生們的尊敬和愛戴。構(gòu)造物理實(shí)驗(yàn)室在幾十年的發(fā)展歷程中始終后繼有人,得益于她在青年人才培養(yǎng)方面的突出貢獻(xiàn)。馬瑾院士始終崇尚腳踏實(shí)地、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、興致勃勃的科研治學(xué)風(fēng)格,極為重視第一手資料的獲取,對于承擔(dān)的每一項(xiàng)課題,始終堅(jiān)持參加從原始數(shù)據(jù)獲取、到資料計(jì)算處理、再到結(jié)果分析討論的全過程,直到今天,仍能在構(gòu)造物理實(shí)驗(yàn)室看到她親自參加實(shí)驗(yàn)的身影。作為學(xué)生,我們衷心祝愿先生健康長壽,在學(xué)術(shù)研究中繼續(xù)引領(lǐng)我輩承前啟后,繼往開來。
馬瑾院士