龐貝+曹麗娟
如果說地球是宇宙的細(xì)胞,那么巖石即為地球的細(xì)胞。通過一塊塊形態(tài)內(nèi)容各異的巖石找到地球的基因密碼,這件事聽起來很酷,但做起來卻沒那么容易。
劉燊,西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系教授,主要研究領(lǐng)域?yàn)閹r石地球化學(xué)。
為野外地質(zhì)勘探,他和團(tuán)隊(duì)屢次克服高原反應(yīng),在嚴(yán)酷的地質(zhì)和天氣條件下頑強(qiáng)堅(jiān)持;在西藏自治區(qū)改則縣一次野外采樣過程,他們甚至需要“與狼共舞”,突然有三只餓狼將采樣車包圍!在此危急時(shí)刻,多虧藏族司機(jī)經(jīng)驗(yàn)豐富,用藏民獨(dú)有的方式驅(qū)散了餓狼,使得這次勘探最終有驚無險(xiǎn)……
勞累、傷病、挑戰(zhàn)生理極限甚至直面危險(xiǎn)——對地質(zhì)學(xué)者來說,都不是讓他們放棄研究和追求的理由,相比之下,堅(jiān)持和執(zhí)著才是劉燊近20年最終的抉擇。
劉燊教授是我國較早開展藏北新生代火山巖和埃達(dá)克巖、中國東部和華北克拉通中生代以來基性巖和堿性巖研究的中青年學(xué)者之一。他首次發(fā)現(xiàn)西藏北部羌塘地體新生代一套埃達(dá)克質(zhì)火山巖,并初次證明了該套埃達(dá)克巖的成因,此研究為青藏高原的快速隆升提供了可能的巖石學(xué)證據(jù);他確定了藏北羌塘地區(qū)中新生代火山巖的精細(xì)年代學(xué)格架,為進(jìn)一步的研究提供了重要的時(shí)間格架制約;他從地質(zhì)特征入手,對中國東部和華北克拉通中生代以來基性巖墻群開展了精細(xì)的年代學(xué)及系統(tǒng)地球化學(xué)研究,并取得了許多創(chuàng)新性成果和認(rèn)識。
歷年來,劉燊共主持參加國家及省部級科研項(xiàng)目16項(xiàng),共發(fā)表學(xué)術(shù)論文140余篇(SCI論45篇),出版專著3部(英文專著2部,中文專著1部),并入選 “陜西省第六批百人計(jì)劃”,獲貴州省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、“侯德封礦物巖石地球化學(xué)青年科學(xué)家獎(jiǎng)”和中國青年地質(zhì)科技獎(jiǎng)。
羌塘探密,屹立世界屋脊之巔
羌塘,在藏語中是“北方高地”的意思,特指藏北高原,漢語中加個(gè)高原的后綴,而稱羌塘高原。它位于昆侖山脈、唐古拉山脈和岡底斯山脈之間,面積達(dá)60萬平方公里,平均海拔5000米左右,為青藏大高原的主體部分,是我國地勢最高的一級臺階,被稱為“世界屋脊的屋脊”。在20世紀(jì)下半葉前,該地區(qū)從未有人類永久定居,它也是我國高原現(xiàn)代冰川分布最廣的地區(qū)。
羌塘是中國五大牧場之一,在那一望無際的草原上,到處分布牧民賴以生存的牦牛和羊群,處處可見牧民棲息之所——帳篷。牧民們在此創(chuàng)造了夢幻迷離、色彩斑斕的游牧文化,不僅有遠(yuǎn)古巖畫,也有眾多古象雄王國的遺址,英雄格薩爾王的足跡及故事遍布藏北,瑪尼堆、經(jīng)幡和古塔隨處可見,為蒼芒的大草原增添了幾分神秘的色彩,著名的唐蕃古道貫穿南北。
在地質(zhì)學(xué)家的眼中,羌塘不僅是野生動植物的天堂,同時(shí)也是一個(gè)具有豐厚沉積層的文化沃土。
羌塘地區(qū)新生代巖漿巖(特別是火山巖)分布異常廣泛,包括兩類重要的火山巖省[注](西羌塘巖省-喀喇昆侖-西昆侖-北昆侖巖省-魚鱗山、巴毛窮宗、波濤湖和枕頭崖巖?。;鹕綆r主要?jiǎng)澐譃殁c質(zhì)堿性玄武巖系列、高鉀鈣堿性系列、白榴石碧玄巖系列和鉀玄巖系列。
目前,青藏高原的地質(zhì)研究(特別是高原的隆升)已受到全球地質(zhì)界的廣泛關(guān)注,但對高原隆升機(jī)制和時(shí)間仍存在明顯的爭議。羌塘除廣泛發(fā)育的巖漿巖外,其典型構(gòu)造分布也異常廣泛,系統(tǒng)的地質(zhì)研究對青藏高原地質(zhì)歷史追蹤具有非常重要的意義。
劉燊教授對地球化學(xué)和巖石學(xué)研究有著深厚情感。1998年,他畢業(yè)于長春科技大學(xué)(原長春地質(zhì)學(xué)院)地質(zhì)勘查專業(yè),并考取本校巖石學(xué)專業(yè)碩士研究生;2001年考入中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所繼續(xù)攻讀博士學(xué)位;2003年到香港大學(xué)地質(zhì)學(xué)系訪問研究;2004年獲得博士學(xué)位;2009年到加拿大University of Regina進(jìn)行學(xué)術(shù)訪問研究;2013年到臺灣國立大學(xué)開展學(xué)術(shù)訪問研究。
在這片神秘的古老高原上,劉燊教授自碩士研究生階段,就開始涉獵羌塘新生代火山巖精細(xì)年代學(xué)和成因類型的研究和探討。
“新生代火山巖和華北中生代基性巖墻群的年代學(xué)和地球化學(xué)研究,不僅對地質(zhì)學(xué)發(fā)展有推動作用,而且對礦產(chǎn)資源的勘探有很重要的作用?!眲鼋淌诒硎?。
羌塘大部分為無人區(qū),海拔高度和交通條件致使研究者很難適應(yīng),在以往研究中,最大的難點(diǎn)和挑戰(zhàn)是如何適應(yīng)研究區(qū)的自然環(huán)境。通過堅(jiān)持不懈的努力,在已有研究基礎(chǔ)上,劉燊取得了諸多重要的研究成果。
劉燊首次發(fā)現(xiàn)西藏北部羌塘地區(qū)新生代一套埃達(dá)克質(zhì)火山巖:羌塘走構(gòu)油茶錯(cuò)和多格錯(cuò)仁新生代火山巖為典型的埃達(dá)克巖,并初次證明該套埃達(dá)克巖的成因:拆沉下地殼部分熔融作用的產(chǎn)物。這一成果為青藏高原的快速隆升提供了可能的巖石學(xué)證據(jù);另外,確定了藏北羌塘地區(qū)中新生代火山巖的精細(xì)年代學(xué)格架為:18-33 Ma,為后期研究提供了重要的時(shí)間制約。
地質(zhì)學(xué)研究帶來的價(jià)值追尋
與應(yīng)用型研究不同,基礎(chǔ)研究常常因其與現(xiàn)實(shí)聯(lián)結(jié)不夠緊密,而時(shí)常面臨“有什么用”的追問。
在劉燊教授看來,地質(zhì)學(xué)研究特別是巖石成因和構(gòu)造機(jī)制的探討,一方面讓人們認(rèn)識其可能的形成過程和經(jīng)歷的動力學(xué)環(huán)境,為后期研究奠定科學(xué)基礎(chǔ);另一方面,研究成果可為人們對后期利用作出重要指導(dǎo)。研究巖石的成因和演化成果可應(yīng)用于礦床學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)等學(xué)科;同時(shí),地質(zhì)學(xué)所指導(dǎo)的地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘探是人類社會生存與發(fā)展的根本能量源泉。根據(jù)巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、產(chǎn)狀、巖性和巖石組合等尋找礦產(chǎn)資源,滿足人們對石油、煤炭、金屬和非金屬等礦產(chǎn)資源的需求,則有著更為緊迫的現(xiàn)實(shí)意義。
基于對地質(zhì)學(xué)深沉的情懷,劉燊教授的科研道路嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)、充滿熱忱。基性巖墻為源于地幔的一系列呈脈狀或巖墻狀產(chǎn)出的超基性(如鉀鎂煌斑巖、碳酸巖)-基性(如輝綠巖、煌斑巖和匯率玢巖)巖石組合,通常以群狀侵位,為陸塊伸展甚至裂解的關(guān)鍵遺跡,對古陸塊的伸展減薄乃至裂解破壞具有重要的示蹤意義。2011年,劉燊從年代學(xué)和巖石地球化學(xué)方面對山東地區(qū)燕山期基性巖墻群開展了持續(xù)近9年的研究,在已有研究和野外地質(zhì)觀察基礎(chǔ)上,從基性巖墻地質(zhì)特征入手,以多元同位素體系精確測年和地球化學(xué)特征為主要手段,對魯西和膠東集中發(fā)育的燕山期基性巖墻群的形成時(shí)代進(jìn)行了系統(tǒng)研究。2012年,劉燊教授回到故鄉(xiāng)西安,任職于西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系,在地幔巖漿作用與華北克拉通破壞、同位素地質(zhì)年代學(xué)和地球動力學(xué)領(lǐng)域開展了長足的研究。
克拉通是大陸地殼長期穩(wěn)定的構(gòu)造單元,即大陸地殼中長期不受造山運(yùn)動影響相對穩(wěn)定的部分。華北克拉通是中國境內(nèi)獨(dú)具特色的大地構(gòu)造單元,作為典型的克拉通,華北克拉通破壞已引起高度關(guān)注,研究程度和成果日益得到改進(jìn)和完善。華北克拉通破壞的研究,對認(rèn)識和揭示克拉通破壞對大陸形成演化和地球圈層相互作用,可為資源戰(zhàn)略預(yù)測和地震災(zāi)害預(yù)防提供新的思路和科學(xué)依據(jù)。
通過系統(tǒng)研究,劉燊教授和其團(tuán)隊(duì)已取得了滿意的研究成果,如,華北克拉通中生代巖石圈伸展可分為六期:140-130 Ma、120-110 Ma、100 Ma、90-85 Ma、75 Ma和50-45 Ma。另外,提出新的巖石成因模式——巖石圈拆沉作用。該成因模式的提出,對同時(shí)華北克拉通破壞機(jī)制具有很好的指示意義和價(jià)值。
目前,劉燊教授研究團(tuán)隊(duì)正集中對郯廬斷裂帶和大興安嶺-太行山重力梯度帶中生代基性巖墻群年代學(xué)和地球化學(xué)研究。中生代以來,上述構(gòu)造區(qū)皆發(fā)生了一定程度的伸展活動,但對其伸展的時(shí)間和機(jī)制仍不清晰。目前,該團(tuán)隊(duì)已初步對兩構(gòu)造帶伸展時(shí)間、期次和機(jī)制有了初步認(rèn)識。
通過近20年的研究和探索,讓劉燊教授感覺到,巖石學(xué)研究是地質(zhì)研究的基礎(chǔ)和探針,通過其證據(jù)獲得,可為較多的地質(zhì)問題和現(xiàn)象(如構(gòu)造和動力學(xué)歷史和發(fā)展)提供可信的直接證據(jù)。
這種濃厚的興趣成為劉燊教授在本學(xué)科領(lǐng)域不斷前行的動力,而已有的研究成果,更使他對未知世界產(chǎn)生了強(qiáng)大的自信——畢竟,神秘的地球,還有更多的謎題等待探尋。