祝鄧晉福教授80 華誕暨從事地質(zhì)工作60 周年——序言

鄧晉福教授是我國著名的巖石學(xué)家和巖石大地構(gòu)造學(xué)家，是中國地質(zhì)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、巖石學(xué)全國重點學(xué)科的學(xué)術(shù)帶頭人之一。他嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，求實創(chuàng)新，造詣深厚，率先在中國將物理化學(xué)的基本原理引入巖漿系統(tǒng)的研究，在火成巖成因、殼幔深部過程、區(qū)域巖石大地構(gòu)造學(xué)、巖漿作用與成礦等方面取得了卓越的系統(tǒng)性的成就，對我國火成巖理論及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展做出了杰出的貢獻(xiàn)。曾被授予全國高校先進(jìn)科技工作者、地礦部系統(tǒng)優(yōu)秀教師稱號，獲地礦部科技成果一等獎、部優(yōu)秀教材一等獎、全國優(yōu)秀科技圖書獎二等獎、中南地區(qū)優(yōu)秀教材專著二等獎等獎勵。

鄧晉福教授的主要學(xué)術(shù)成就與貢獻(xiàn)包括以下方面:

1 開創(chuàng)了巖石物理化學(xué)的教學(xué)與研究工作

巖石物理化學(xué)是巖石學(xué)的主要理論基礎(chǔ)之一，是巖石學(xué)由描述階段發(fā)展到理論階段的主要標(biāo)志。鄧晉福教授在我國首先開始火成巖系統(tǒng)熱力學(xué)及巖石物理化學(xué)的研究生教學(xué)，培養(yǎng)出解放后第一批該領(lǐng)域的博士與碩士。編寫了兩部具有全國影響的教材《巖石物理化學(xué)》(內(nèi)部出版)和《礦物-熔體平衡熱力學(xué)》(內(nèi)部出版)，在國內(nèi)首次開設(shè)這兩門研究生新課，影響深遠(yuǎn)，前者在正式出版時更名為《巖石相平衡與巖石成因》。20 世紀(jì)80 年代他在美國加州理工學(xué)院進(jìn)修時，學(xué)習(xí)高溫高壓實驗技術(shù)與相平衡圖解的制作，完成了一些具創(chuàng)新性的實驗成果，受到P.J. Wyllie 教授的贊賞。他將巖石物理化學(xué)應(yīng)用于殼-幔構(gòu)成與深部過程研究，不斷發(fā)展“巖石學(xué)探針”(Petrologic probe)方法，指出它是觀察深部過程，探索深部過程與淺部響應(yīng)之間成生聯(lián)系的重要支柱之一。他運用巖石(學(xué))探針推斷殼-幔巖石學(xué)結(jié)構(gòu)，研究地殼、巖石圈、軟流圈的物質(zhì)組成與深部過程。運用火成巖構(gòu)造組合研究大地構(gòu)造環(huán)境與板塊邊界的性質(zhì)，尤其對大洋閉合與陸-陸碰撞造山的巖石構(gòu)造組合、白云母花崗巖和二云母花崗巖——陸內(nèi)碰撞的巖石學(xué)記錄、陸內(nèi)造山鉀玄巖系列——造山巖石圈與外側(cè)克拉通巖石圈會聚的產(chǎn)物、造山末(或后)期A 型花崗巖類——造山帶崩塌的標(biāo)志等的運用，更是獨到。他運用巖石(學(xué))探針與地球物理的結(jié)合，研究了陸內(nèi)造山過程與山根-巖石圈根的形成、大陸裂谷作用與地幔熱柱的形成、中國大陸的形成演化與大陸動力學(xué)這樣一些中國地質(zhì)的根本問題，直至最后發(fā)展成大陸根-柱構(gòu)造理論模型。這方面的成果，集中反映在《巖石相平衡與巖石成因》(1987)、《巖石成因、構(gòu)造環(huán)境與成礦作用》(2004)中，為將火成巖成因研究建立在巖石學(xué)與數(shù)理化基礎(chǔ)學(xué)科相結(jié)合的堅實科學(xué)基礎(chǔ)上作出了杰出的貢獻(xiàn)。

2 對中國東部中-新生代巖石圈減薄研究做出了開創(chuàng)性貢獻(xiàn)

在池際尚院士的指導(dǎo)下，鄧晉福教授領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊對中國東部新生代火山巖及其深源巖石包體進(jìn)行了廣泛而深入的研究，獲取了一大批關(guān)于巖漿起源條件的物理參數(shù)和化學(xué)參數(shù)，為提出中國東部巖石圈巨大減薄這一創(chuàng)新性認(rèn)識奠定了扎實的科學(xué)基礎(chǔ)。1980 年首次提出了我國東部的上地幔組成剖面;1990 年提出了中國東部上地幔的熱結(jié)構(gòu)擾動模型。1988 年(大陸裂谷巖漿作用與深部過程，見池際尚主編的《中國東部新生代玄武巖及上地幔研究》)和1994 年(中國東部巖石圈根/去根作用與大陸“活化”)，鄧晉福先后提出華北克拉通巖石圈在新生代和中生代燕山期發(fā)生了巨大的減薄作用，包括拉伸作用引起的機(jī)械減薄和軟流圈上升引起的熱減薄(即巖石圈轉(zhuǎn)變?yōu)檐浟魅?。不僅指出減薄總量在80km 以上，而且詳細(xì)估算了各階段的減薄幅度，闡述了“地臺”活化的深部原因。這一方面的研究成果，集中在鄧晉福等(1980，1988，1990，1994，1996)和Deng et al. (2004)等著作中。

3 提出了中國 大陸根 柱構(gòu)造 理論模型

鄧晉福教授依據(jù)大量研究成果，總結(jié)出中國大陸巖石圈尺度的大地構(gòu)造分區(qū)方案和對應(yīng)的殼-幔巖石學(xué)結(jié)構(gòu)類型及構(gòu)造地球化學(xué)分類，提出了中國大陸根-柱構(gòu)造模型，闡明了巖石圈-軟流圈系統(tǒng)物質(zhì)結(jié)構(gòu)對于區(qū)域構(gòu)造演化的重要意義。這方面的成果集中反映在鄧晉福等(1994，1996)和Deng et al.(2004)等著作中。

“大陸根-柱構(gòu)造”理論模型是鄧晉福教授對中國和亞洲巖石圈動力學(xué)演化的總認(rèn)識。其基本要點是:1)首次從巖石圈尺度進(jìn)行了中國大地構(gòu)造域分區(qū)，分為東部、中部、西部三個構(gòu)造域。東部具有較薄的地殼和巖石圈，表明地幔上隆;中部具有正常厚度地殼與厚的巖石圈(＞200km)，代表著克拉通根的存在;西部具有加厚的地殼(約70km)和巖石圈(＞150km)，反映了造山帶根的演化。2)低密度、大浮力的克拉通地幔根維持了中國中部巖石圈塊體長期的構(gòu)造穩(wěn)定性，而西部由于較大密度巖石圈的加厚，以及造山巖石圈根最后拆沉造成的重力不穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致后造山伸展垮塌。擠壓應(yīng)力造成山脈的形成和造山根的發(fā)育，而重力垮塌產(chǎn)生的伸展應(yīng)力則導(dǎo)致巖石圈和地殼減薄與相應(yīng)的地勢降低。3)中國大陸具有三層式殼幔動力學(xué)系統(tǒng)——核幔邊界到400km 界面范圍內(nèi)的地幔重力崩塌-堆積構(gòu)造層，是表殼運動(物理的和化學(xué)的)的總動力源，是亞洲大陸中生代以來不斷生長擴(kuò)大最根本的原因;400km 至約15km 的大陸根-柱構(gòu)造層是表殼構(gòu)造的驅(qū)動力系統(tǒng);15km 以上的表殼塊體構(gòu)造層是大陸根-柱構(gòu)造的表現(xiàn)與響應(yīng)。

他通過華北地區(qū)前寒武紀(jì)花崗巖類的研究論證了華北克拉通巖石圈根的形成和性質(zhì)。提出三類花崗巖組合(T1T2、T1T2G1G2、G1G2)分別代表陸殼演化的不成熟、半成熟、成熟階段;大陸根形成于中-新太古代，具有密度低、浮力大、強度大的性質(zhì)。識別出中國東部燕山期造山帶內(nèi)存在安第斯型及海西型兩類火成巖-構(gòu)造組合及相應(yīng)的兩種不同的巖石圈類型。安第斯型組合發(fā)育地區(qū)(東部沿海廣大地區(qū))，巖石圈減薄而陸殼增厚;而海西型組合發(fā)育地區(qū)(南嶺地區(qū))巖石圈和陸殼同時增厚。通過大別造山帶巖石學(xué)結(jié)構(gòu)、熱結(jié)構(gòu)和密度結(jié)構(gòu)的論證，以及南、北大別的對比，提出含有相當(dāng)數(shù)量輝長巖類的南大別大陸地殼(相當(dāng)于火山型被動大陸邊緣地殼)，可能實現(xiàn)陸殼的深俯沖，形成超高壓巖石，而不需要洋殼的帶動。

他還提出了用巖漿-構(gòu)造事件序列推演造山過程和深部過程的PTt 軌跡的依據(jù)及方法。與變質(zhì)作用一樣，地質(zhì)事件序列PTt 軌跡亦可劃分為兩種類型:順時鐘軌跡和反時鐘軌跡。前者(例如，青藏高原)為:①收縮構(gòu)造變形事件，②隆升初期的巖漿作用與花崗巖事件，③后造山伸展崩塌伴生的巖漿作用與花崗巖事件;后者(例如，華北燕山期)為:①幔源巖漿底侵誘發(fā)陸殼熔融產(chǎn)生的巖漿作用與花崗巖事件，②收縮構(gòu)造變形事件，③隆升初期的巖漿作用與花崗巖事件，④后造山伸展崩塌伴生的巖漿作用與花崗巖事件。

4 提出巖石圈-軟流圈系統(tǒng)的大災(zāi)變是成礦“大爆發(fā)”的根本動力源

從對流地幔向大陸輸入的新角度，針對為什么在中國大陸內(nèi)會出現(xiàn)大規(guī)模安第斯型成礦作用(如德興、銅陵-九瑞等)這一科學(xué)難題進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)中國東部燕山期四個突發(fā)性的大地質(zhì)事件(巖石圈巨大減薄、大規(guī)模巖漿活動、強烈的收縮變形和成礦大爆發(fā))在時空上密切共生，從而提出巖石圈-軟流圈系統(tǒng)的大災(zāi)變是成礦“大爆發(fā)”的根本動力源。論證了德興、銅陵-九瑞等地區(qū)與大洋俯沖有關(guān)的活動大陸邊緣有相似的深部環(huán)境，所以中國大陸內(nèi)部也可以產(chǎn)生安第斯型的Cu(Au-Ag)成礦作用。

以銅陵Cu-Au(Ag)大型礦集區(qū)為例，提出了識別“巖漿-流體-成礦系統(tǒng)和亞系統(tǒng)”的標(biāo)志。據(jù)此，在銅陵地區(qū)識別出9 個亞系統(tǒng)，長江中-下游地區(qū)識別出與銅鐵成礦帶有關(guān)的8 個系統(tǒng)，提出火成巖構(gòu)造組合類型和性質(zhì)制約礦床(田)內(nèi)優(yōu)勢礦種的發(fā)育，殼底巖漿房和殼內(nèi)巖漿房分別控制系統(tǒng)和亞系統(tǒng)的形成及其分布。由此提出，銅陵及長江中下游成礦帶的深部有巨大的資源潛力。

5 編制完成我國第一幅1∶250 萬侵入巖大地構(gòu)造圖，為全國礦產(chǎn)資源潛力評價工作做出重要貢獻(xiàn)

以巖石構(gòu)造組合為切入點，提出了5 個指相(意義的)侵入巖構(gòu)造組合、巖漿弧的組成極性與洋俯沖方向、獨立侵入(巖)弧、復(fù)合侵入(巖)弧、主體弧、殘留弧、疊加弧等概念及其識別標(biāo)志，編制完成了我國第一幅1∶250 萬中國侵入巖大地構(gòu)造圖，為全國礦產(chǎn)資源潛力評價工作做出了重要貢獻(xiàn)。

最后我要說明，以上簡單的介紹并不能概括鄧晉福教授學(xué)術(shù)成就與貢獻(xiàn)的全部，只能為進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究鄧晉福教授的學(xué)術(shù)思想提供一個線索。鄧晉福教授是我的摯友，也是我的老師。在他80 華誕暨從事地質(zhì)工作60 周年之際，謹(jǐn)以此文表達(dá)我的敬意與感謝。