聊聊“出彩”学术论文产出过程

刘庆生

（中国地质大学，武汉）

众所周知，发表学术论文是一个学者日常的“本职工作”，也是学者在同行中学术影响力与地位的象征。我刚刚完成学校2022级，2023级同等学力博士研究生《科学方法论》课程八讲中的一讲（4个学时），其中“关于学术论文的‘创作’”部分我引用美国科学杂志(Science)前主编D. Kennedy博士的话强调学术论文的意义，他说：“我们所有的思考、分析、实验和数据收集工作,在撰写论文之前就什么也不算。在学术领域,我们的成果是以写出的东西来体现的,出版物就像硬通货,是学术成果的基本表现形式（来自网络）”。我们将科学研究中的某些发现总结公开发表，供科学同行分享成果是科学工作者“快乐科研工作生活”的源泉。本文不谈论文发表经历，只谈一点论文成果“闪光点”发现过程的一点体会，供青年学者们参考。为了让大家通俗理解学术论文成果“生产过程”，我以几篇比较“出彩”的学术论文创作经历谈一点从科研素材中发现“创新要素”与凝练“科学问题”的认识。尽管“地球科学”与其它学科的科学属性有所不同，然而，我认为学术研究的基本内涵与思路相通。这里的“出彩”显然属于我自己的认知以及结合专家评审意见和论文发表后的反响，而不是简单依据发表论文期刊的“档次”。

这四篇论文均属于地球科学领域的“深部地球物理方向”。论文素材主要来自科技部973 项目：大陆板块会聚边界的地幔动力学与现代地壳作用（许志琴院士领衔），第6课题：大陆板块会聚边界深部物质物理状态的高温高压实验研究（金振民院士主持），子课题：大陆板块会聚边界深部岩石磁性结构研究（我负责）。还有我主持的国家自然科学基金项目“中国东部典型地区大陆壳-幔区域多相变岩石磁响应研究”与国土资源部公益性行业科研专项“深部探测技术与实验研究专项”项目子课题“地壳岩石物理性质与地质过程关系研究”。在执行973项目时我有幸获得一套极其珍贵的国家花费巨资完成的中国大学科学钻探项目(China Continental Scientific Drilling-CCSD)岩心样品。这套岩心样品的磁性研究成果依据不同的科学素材呈现的科学问题产出了三篇发表在“美国地球物理研究-固体地球”（Journal of Geophysical Research-Solid Earth，JGR）杂志和一篇发表在“构造地质学”（Journal of Structural Geology, JSG）杂志论文。以下分别简述论文要素分析过程。

JGR第一篇论文：在CCSD全套335个样品中有171个存在不同程度退变质榴辉岩样品，它们是研究苏鲁地区高压-超高压榴辉岩折返过程的理想目标。为此，地质学家（包括构造地质学、岩石学、矿物学和地球化学等）进行了大量研究，发表了一批高水平的学术论文。然而，这些论文没有涉及岩石物理性质研究。岩心样品的岩石矿物与地球化学研究成果为利用岩石物理参量以独立视觉揭示深部地球动力过程提供了极好机会。为此，我们利用171个具有不同退变质程度样品分析岩石磁性的变异特征，揭示苏鲁地区高压超高压变质榴辉岩的折返过程对岩石磁性的控制，这就是这篇论文的主要“科学问题”。论文给出了“岩石磁性变异特征与新鲜榴辉岩、部分退变质榴辉岩及完全退变质榴辉岩（达到角闪岩相）之间存在明显相关性”，综合配套样品的矿物组成解释相互关系的机制，为利用岩石磁学探讨地壳结构及动力学过程提供了好的案例（刘庆生，高山，郑建平：大陆地壳磁性结构研究及其意义，科学通报,43(12)：1246-1252, 1998）。我们还应评审专家建议以附录形式给出了171个样品的密度与磁性参数。审稿专家认为: 论文提出的研究退变质作用对超高压榴辉岩磁性特征的控制，是一个好想法，成果对于大陆下地壳，尤其是超高压变质带区域，如大别-苏鲁超高压变质带岩石磁性特征的诠释非常重要。

Qingsheng Liu et.al., Magnetic study of the UHP eclogites from the Chinese Continental Scientific Drilling (CCSD) Project, Journal of Geophysical Research-Solid Earth, V. 114, B02106, doi: 10.1029/2008JB005917, 2009.

JGR第二篇论文：在CCSD同一套岩心样品中有14个不同程度蛇纹石化石榴橄榄岩样品。这让我想起大陆地壳-上地幔广泛存在的蛇纹石化过程和著名岩石矿物学家郑建平教授地幔岩石学的研究成果。这些样品涉及“利用岩石磁性变异特征揭示榴辉岩的折返过程与石榴橄榄岩蛇纹石化相互关系”，这就是这篇论文体现的“科学问题”。审稿人一致认为，论文提出超高压变质带中超镁铁质岩具有的高磁性与超高压变质过程关系研究是一个重要科学目标，论文提供的数据与结果值得出版。

Qingsheng Liu,et al., Magnetic properties of serpentinized garnet peridotites from the CCSD main hole in the Sulu ultrahigh-pressure metamorphic belt, eastern China, Journal of Geophysical Research-Solid Earth, doi: 10.1029/2009JB000814, 2010

   JGR第三篇论文：英国剑桥大学Robinson等人2002年在Nature发表论文，提出赤铁矿-钛铁矿系列矿物的薄层（Lamellar）结构会产生强剩余磁化强度的原创观点。这个观点除了对岩石磁学基础理论研究具有重要科学意义外，还对区域磁异常场源结构研究具有重要意义。在CCSD岩心的171个榴辉岩样品中有3个富含铁-钛矿物样品存在明显的出溶薄层（Exsolved lamellar）结构。它们是检验Robinson等人提出的薄层结构对剩余磁化强度控制理论的好案例。为此，我们系统配套分析测量了三个样品的磁性参数与矿物组成及薄层结构，获得了样品磁性与薄层结构关系的确切证据。这些具有出溶薄层结构榴辉岩的高磁性可能与苏鲁俯冲带地区高地磁异常的场源相关，为解释深地壳岩石中含铁矿物出溶薄层结构对岩石磁性影响及其对苏鲁地区磁异常的贡献提供了好案例。

Qingsheng Liu, at al., Magnetic petrology of high Fe-Ti eclogites from the CCSD main hole: Implications for subduction-zone magnetism, Journal of Geophysical Research-Solid Earth, V.117, B07102, doi:10.1029/2011JB00

8621, 2012

第四篇（JSG）论文：在苏鲁高压-超高压变质带区域分布了特色明显的重磁异常（变质带与重磁异常区域位置高度重合），为研究重磁异常场源分布特征与壳-幔大尺度蛇蚊石化橄榄岩相互关系，探讨区域深部地球动力学过程提供了难得机会。综合重磁异常场源反演计算，并与地震及岩石物理参数相结合，提出了研究区深部大规模蛇蚊石化地幔楔（SMW）伴随高压-超高压榴辉岩折返过程而上涌的侵位机制。这一成果得到国际同行的高度关注和褒奖。国际地球物理位场领域著名学者，美国地质调查所的Richard J. Blakely博士给我来信说：I will be teaching a geophysics course at Jilin University in a few weeks. I plan to use your paper as an excellent example of potential fields applied to mantle rocks.（我在吉林大学将有几周的地球物理课程，我计划将你论文作为一个位场应用于地幔岩解释的杰出案例）。

Qingsheng Liu, et al., Crustal emplacement of the large-scale serpentinized mantle wedge in the Sulu subduction zone, E. China: Evidence from gravity and magnetic anomalies, Journal of Structure Geology, 70: 190-199, 2015.  

几点体会：

1、学习，学习，再学习。我在“文献是科学研究的生命”（2013年4月19日科学网）中阐述了学者阅读同行科学文献的重大意义。我们大多数人都不属于“天才式科学人才”，站在广大科学同行肩膀上“做自己的科学研究”是我们日常科学研究的行为范式。尽管了解同行研究状况有多种方式，然而阅读文献依然属于最常规，最便捷，最有效方式。只有将大量同行（包括大同行和小同行）研究状况，尤其他们研究成果的闪光点装在自己脑子里，当碰到好的科研素材时，你才会有“似曾相识”感觉，抓住机会利用好的学术素材，产出一篇“出彩”学术论文。俗话说“胸有成竹”，“触类旁通”，“举一反三”就是这个道理。

2、发现素材的闪光点。大量阅读可以为你积累众多的优秀科学研究案例，这些案例为你发现科研素材中的“闪光点”奠定了坚实基础。地球结构的全球性不均一特征与“地球科学”不确定性属性需要大量案例分析研究才能使研究结果逼近真像。“胸有成竹”就不会放过分析测量及实验中可能蕴含的具有科学意义的闪光点。同一套CCSD岩心样品产出三篇不同创新点的论文素材分析过程就体现了这一特点。

3、多学科交叉综合研究是发现创新素材的重要途径。显然，我这四篇“出彩论文”是多学科交叉综合研究的结果。我在2016年武汉大学召开的“地球科学前沿国际研讨会暨中国地球科学促进会2016年会”的大会报告“地球物理挑战”中说：“让我们的研究结果逼近客观实际是地质地球物理学家的终极目标。”地球物理与地质综合研究是逼近真像的唯一途径。四篇论文主要涉及岩石磁学与岩石矿物及构造地质，尤其是铁-钛矿物组成与结构内容。第四篇论文还涉及岩石密度、电性、波速及重磁场等物理参量与地质学科交叉综合研究。四篇“出彩论文”合作者中除了著名岩石磁学专家刘青松教授，还有构造地质学家金振民院士及岩石矿物学家郑建平教授。其它深部地球物理论文合作者还有地球化学家高山院士和刘勇胜教授等。

4、“科学问题”是学术论文的核心。在发现素材闪光点基础上凝练科学问题决定了一篇学术论文的前途和命运。我这四篇学术论文均与“大陆板块会聚边界的地壳-地幔动力学”这个重大地球动力学科学问题密切相关。围绕这一重大科学问题，四篇论文从不同角度（切入点）进行深入分析研究，产生了这些各具特色的学术论文。论文最终得以发表显示了国际科学同行赞同论文的科学研究思维方式及凝练和提出的科学问题。我们有的学者总是希望产生一些“惊世骇俗”，“前无古人后无来者”的科技成果无可厚非，然而我更钦佩那些“小题大做”，“小题精做”学者的科学研究行为。因为，只有长期坚持这种科学精神，也许当你拥有足够的科研积累，就可能会在运气好的时候不经意中有所发现，这种发现可能就会产生我们梦寐以求的重大原创科学成果为国争光，对此，我们要有足够耐心。

2023年9月15日策划，2023年年10月7日完成提交科学网