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回到祖国的李四光受到热烈欢迎，出任新政府首任地质部部长。
新生的共和国百废待兴，对于石油能源的需求量很大，但绝大多数石油都要进口，早年间西方“中国贫油”的论断，让新中国的建设者们忧心忡忡。
1953年初冬的一天，一辆红旗牌轿车停在地质部门前，工作人员告诉李四光，中央领导请他到中南海。随后，汽车驶过长安街上，穿过新华门，停在了新中国的中枢机关。
“要进行建设，石油是不可缺少的。天上飞的，地上跑的，没有石油都转不动。你是地质部部长，你看怎么办？”共和国的领袖们发问。
一刹那，千言万语涌上李四光的心头，他既紧张，又无比兴奋。理了理思路，他开始从新华夏构造体系的观点出发，向在座的共和国领导人分析这960万平方公里土地的地质条件。“中国有丰富的石油资源。”他把自己多年来对中国地质条件和石油储存的思考逐一道来。
领导人凝重的双眉舒展开来，当即拍板：组织人马，开展普查，探明储量。石油普查勘探的战略决策由此开始实行。
1956年，67岁高龄的李四光亲自主持石油普查勘探工作。他以自创的地质力学为理论基础，指出石油勘探工作应该打破“偏西北一隅”的局面，寻找几个希望大、面积广的可能含油区。
“到新华夏构造体系的坳陷带找油”“不放弃西北，多搞东北”“战略东移”“三年攻下松辽平原”……在李四光的运筹帷幄下，从油砂、油苗到油区、油田，胜利的曙光越来越近。井架高高竖起，钻机隆隆响起。1959年9月，在松辽平原一个叫大同的小镇附近，一座名为“松基三井”的油井终于成功喷出了乌黑发亮的原油。
时值新中国成立10周年，油田以“大庆”命名，这个源于石油、取之国庆的名字很快便叫响全国，也翻开了中国石油开发史上具有转折意义的一页。随着大庆油田的发现，我国石油很快实现基本自给，一改依赖进口的局面。
继大庆油田之后，胜利、大港、华北、江汉等油田陆续被发现，一系列大油田产出滚滚石油，将“中国贫油”的帽子彻底地甩进了太平洋。
1963年年底，周恩来总理在第二届全国人大四次会议上庄严宣布：我国需要的石油，现在已经可以基本自给了。次年，周总理又在政府工作报告中专门指出：第一个五年计划建设起来的大庆油田，是根据我国地质专家独创的石油地质理论进行勘探而发现的。
1957年6月，李四光在杭州飞来峰用放大镜察看石灰岩中的有孔虫化石。新华社照片
1965年，李四光在北京地质部研究所察看矿石标本。
李四光不禁潸然泪下。