鐘情巖石地球?qū)W揭密地球

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。