探索地球化學的未知奧秘——中國地質(zhì)大學(北京)陳岳龍教授

本刊記者 韓雙雙

探索地球化學的未知奧秘
——中國地質(zhì)大學(北京)陳岳龍教授

地球化學是研究地球的化學組成、化學作用和化學演化的科學，它是地質(zhì)學與化學、物理學相結(jié)合而產(chǎn)生和發(fā)展起來的邊緣學科。自20世紀70年代中期以來，地球化學和地質(zhì)學、地球物理學已成為固體地球科學的三大支柱。它的研究范圍也從地球擴展到月球和太陽系的其他天體。

地質(zhì)工作者們用跋山涉水的雙腿和百折不撓的毅力，昂然踏遍神州大地的經(jīng)緯線。那風雨兼程的腳步浸染著歲月的磨礪，那意氣風發(fā)的腳步涌動著青春的旋律，和著時代強勁搏動的節(jié)拍，激情奉獻著絢麗的人生，用辛勤與汗水鑄就共和國的豐碑。

中國地質(zhì)大學陳岳龍教授，1962年10月出生于湖南岳陽縣。主持的科研項目包括國家自然科學基金(四項)、國家自然科學基金國際合作項目、國土資源部九五重大基礎(chǔ)項目三級課題等，在國際SCI刊物及國內(nèi)核心刊物上、30-33屆國際地質(zhì)大會、AUG西太平洋會議及IGCP430等重要的國際會議上以第一作者共發(fā)表論文30多篇……

陳岳龍教授（左起第二）與張國偉院士（左起第三）、張本仁院士(左起第四)等2005年在西安參加國家自然科學基金重點項目討論會時合影

本刊記者 韓雙雙

帶著對地球化學領(lǐng)域的好奇，我們走近了陳岳龍教授。

記者：地球化學對于大多數(shù)人來說，可能感到比較陌生，首先能否請您為我們簡單做一科普介紹，地球化學是怎樣一門學科呢？

陳岳龍教授：地球化學簡而言之是研究地球的化學組成、化學作用、化學演化的一門學科。這些化學組成既包括了元素及化合物，還包括有關(guān)元素的同位素，它們構(gòu)成了地球各圈層復雜的化學體系。

人們常常會問，我們所居住的地球多大了？這個問題是如何解決的呢？地球化學家根據(jù)地球上發(fā)現(xiàn)的隕石確定地球及太陽系里的其他行星是太陽這顆恒星形成時，將前一代或幾代恒星系爆炸產(chǎn)生的塵埃聚集起來形成的。因此，根據(jù)球粒隕石、無球粒隕石及其中一些礦物的U-Pb、Sm-Nd等同位素系統(tǒng)的組成，確定出這些隕石的年齡大約為4560Ma(百萬年)，因此，地球也應(yīng)是在此時間形成的。

但地球自其形成后，初期經(jīng)歷了其他天體的大量撞擊、地球由塵埃聚集增長的過程也由于內(nèi)部重力及生熱元素(U、Th、K等)的放射性衰變產(chǎn)生的大量熱使其發(fā)生了分異，構(gòu)成了以鐵-鎳合金為主的地核，富鎂、鐵、氧、硅、鈣等元素形成的礦物(橄欖石、衛(wèi)思思礦、林伍德石、鎂方鐵礦、鈣鈦礦、方鎂石、輝石等)為主組成地幔巖(上、下地幔成分基本相似，但存在相變)；由于地幔的部分熔融作用產(chǎn)生的巖漿形成地球地殼，在地球地殼中既有直接來自地幔巖漿形成的基性、超基性的火成巖，又有在歷次構(gòu)造運動中由這些巖石在地殼內(nèi)形成的巖漿巖類、沉積巖類、變質(zhì)巖類，而這些殼內(nèi)產(chǎn)生的巖石又不斷加入到各次運動中；同時，由于生物與化學作用，在一些海(湖)盆中可形成碳酸鹽類、石鹽、膏鹽、有機質(zhì)沉積，形成目前我們地表所見到的各類巖石與礦床。這樣便形成了目前太陽系中獨特的地球地殼。

目前我們見到的非洲、南極、亞洲、澳大利亞、歐洲、北美、南美、印度等大陸，是在2億4千萬年前，從當時的超級大陸-盤古大陸(Pangea)開始裂解所形成的。實際上，地球漫長歷史中，類似的超級大陸多次形成，而后又多次裂解，地球科學家研究較清楚的是13億到9億5千萬年前由格林威爾造山事件形成的羅迪尼亞(Rodinia)超大陸。通過各國科學家的系統(tǒng)研究，證明我國的揚子板塊，那時與澳大利亞、美洲的勞倫古陸聚集在一起。由于地球的多次構(gòu)造運動，目前地球化學家能直接證明殘留下來的古老巖石大部分是38億年前形成的。但在是西澳大利亞的Narryer山與Jack山的一些變質(zhì)礫巖中通過分選出其中的鋯石顆粒進行微區(qū)原位U-Pb年齡測定，獲得接近44億的年齡，并且通過與Hf同位素、氧同位素組成相結(jié)合，一些學者提出這些鋯石所產(chǎn)出的原始巖石應(yīng)是在地球形成后不久產(chǎn)生的板塊構(gòu)造機制下形成的。我國地質(zhì)學家在西藏的變質(zhì)沉積巖石中也發(fā)現(xiàn)了41億年的鋯石顆粒。

記者：其在應(yīng)用中發(fā)揮了著怎樣的重要作用呢? 能跟我們談?wù)勀缙诘墓ぷ鲉幔?/p>

陳岳龍教授：通過地球化學的研究，我們能揭示一些主要的地質(zhì)運動發(fā)生的時間、演化歷史，重要礦產(chǎn)的形成與分布規(guī)律，地球上曾經(jīng)發(fā)生的災(zāi)變事件，地球氣候的歷史演變；尋找出人類所需要的礦產(chǎn)；對人類所依賴的土壤及由其生產(chǎn)的農(nóng)作物的研究，能發(fā)現(xiàn)土壤中人類所需元素的豐缺狀態(tài)，有毒有害元素對土壤的污染狀態(tài)，提出優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品種植規(guī)劃建議。

這些年來，我所從事的地球化學研究，前期進入到地球化學領(lǐng)域時，主要從事花崗巖類地球化學研究，對華北的太古宙花崗巖類研究揭示了冀西北新太古代花崗巖類的存在，較為系統(tǒng)地總結(jié)了華北太古宙花崗巖類的地球化學特征，它們均表現(xiàn)出以輕稀土富集、輕-重稀土強烈分餾為特征。對新疆東天山古生代花崗巖類的系統(tǒng)研究，揭示了這些花崗巖的島弧成因特征，提出巖石成因模擬要同時兼顧主量元素與微量元素，從實驗?zāi)M說明酸性源巖的部分熔融所產(chǎn)的熔漿其稀土元素含量較初始組成的低。

對北秦嶺-華北克拉通南緣晚古生代-中生代花巖類的研究，說明了此時有來自南秦嶺的物質(zhì)參與北秦嶺花崗巖類的形成，它們主體是由新生地殼部分熔融形成的，證明了殼內(nèi)分餾作用對花崗巖類N d模式年齡的影響程度并更正了國外學者的錯誤估算公式。揚子克拉通西緣存在的康定雜巖，長期以來一直被當作揚子克拉通最古老組分的代表，在國家自然科學基金的資助下，通過我們從北到南的系統(tǒng)Nd、Pb同位素及鋯石U-Pb年齡的研究，證明揚子克拉通西緣以云南元謀為界，以南屬于與揚子克拉通主體特征相一致的塊體，以北是羅迪尼亞超大陸裂解后于7億多年前拼貼到揚子克拉通上的增生島弧。在中國西南云南、四川境內(nèi)存在廣泛分布的三疊紀砂巖，它的物質(zhì)來源對于認識古特提斯洋的封閉、秦嶺造山過程具有重要的理論意義。

通過我們對龍門山、甘孜-松潘晚古生代到三疊紀碎屑沉積巖中碎屑鋯石

科 U-Pb年齡及巖石地球化學特征的系統(tǒng)工作，證明這些碎屑物質(zhì)主要來自揚子克拉通西緣、秦嶺造山帶，否定了國外學者所提出的華北克拉通來源的物質(zhì)供給模式，同時揭示出揚子克拉通地殼增生的主要歷史，晚古生代峨眉山玄武巖大規(guī)模噴發(fā)所產(chǎn)生的物質(zhì)對三疊紀砂巖的形成有明顯的貢獻作用。

對中國西部另一重要構(gòu)造結(jié)點——青海共和-花石峽晚古生代-三疊紀碎屑沉積巖的研究，說明了祁連、東昆侖、柴達木為共和-花石峽這些沉積巖石提供了主要物質(zhì)，西秦嶺對該沉積盆地沒有物質(zhì)上的貢獻。對西秦嶺的晚古生代-三疊紀碎屑沉積巖的研究，證明三疊紀以前的物質(zhì)來源主要是秦嶺與揚子克拉通，三疊紀開始有華北克拉通南緣的物質(zhì)進入到西秦嶺沉積盆地中。在碎屑沉積巖的物質(zhì)來源研究中，我們始終注重創(chuàng)新，以嚴謹?shù)目茖W態(tài)度考慮問題。過去大量的中外學者，僅僅根據(jù)一些判別方程或圖解來說明碎屑沉積巖是來自長英質(zhì)的、鎂鐵質(zhì)火成巖或沉積/變質(zhì)巖的簡單生硬判別，通過我們的稀土總量-鈉/鉀比值圖解、釹同位素比例(143Nd/144Nd)與Nd含量關(guān)系，從地球化學原理上確定大量的雜砂巖應(yīng)是長英質(zhì)、鎂鐵質(zhì)、基底組分的三者混合。

我們在執(zhí)行內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)域成礦規(guī)律及重要礦產(chǎn)成礦預測的地球化學綜合研究中，由釹同位素組成確定內(nèi)蒙古中、北部的大量物質(zhì)是在古亞洲洋的形成與消失過程中形成的，而其南部是在華北克拉通的古老基底上形成的。

陳岳龍 中國地質(zhì)大學(北京)教授，博士生導師，地球化學專業(yè)。1983年畢業(yè)于東華理工大學(原華東地質(zhì)學院)巖石礦物專業(yè)，同年考入中國科學院地球化學研究所攻讀地球化學專業(yè)碩士研究生，1986年11月獲理學碩士學位；碩士研究生畢業(yè)后在中國科學院地球化學研究所廣州分部任研究實習員至1987年8月；隨后在中國科學院地球化學研究所繼續(xù)攻讀博士學位，于1990年11月獲得理學博士學位；1990年11月起到中國地質(zhì)大學(北京)地球化學博士后流動站從事研究；1993年4月出站后留中國地質(zhì)大學(北京)地球科學與資源學院從事地球化學方面的教學與科研工作至今，先后任副教授、教授，期間于1998年11-2001年1月受日本學術(shù)振興會、國家留學基金資助到日本大阪大學任外國人特別研究員與公派訪問學者，2005年9月-2006年3月受國家留學基金資助到澳大利亞國立大學、阿德來得大學從事高級訪問研究。

在研究與教學過程中，始終注重創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，引導學生獨立思考、善于發(fā)現(xiàn)科學問題。已畢業(yè)博士研究生4名、碩士研究生17名，還有大量的本科生。他們目前均活躍在科研、生產(chǎn)的前線。