從微米尺度看地球的過(guò)去與未來(lái)
——夏小平的地球化學(xué)之旅

本刊記者 李 靜

從微米尺度看地球的過(guò)去與未來(lái)
——夏小平的地球化學(xué)之旅

本刊記者 李 靜

大雨拍夢(mèng)聲聲催，驚雷奔地天似裂。

欲堪哀牢書(shū)翠微，車(chē)行險(xiǎn)路頭難回。

兩億滄桑洋陸改，個(gè)中曲折慢慢究。

頑石無(wú)心載地史，我輩有意立豐碑。

在一次對(duì)哀牢山野外地質(zhì)考察的途中，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員夏小平寫(xiě)下了這樣的詩(shī)句。

地球是人類賴以生存的家園,探究地球過(guò)去與未來(lái)的奧秘是夏小平孜孜不倦的追求。經(jīng)過(guò)幾十億年的演變，地球不斷在新舊中更替，夏小平也于這更替之間遇見(jiàn)了過(guò)去與未來(lái)的神秘。

磨刀不誤砍材工

1996年，夏小平從萬(wàn)縣中學(xué)畢業(yè)后，考入中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院學(xué)習(xí)。起初只是抱著“找個(gè)好工作”的簡(jiǎn)單想法選擇了地球化學(xué)專業(yè)，但深入之后，夏小平被未知世界的無(wú)限神秘深深吸引了，他漸漸發(fā)現(xiàn)這是一門(mén)可以探究過(guò)去和預(yù)見(jiàn)未來(lái)的學(xué)科。為此，他愿意投入更多精力，比如去香港大學(xué)地球科學(xué)系深造。

中科院院長(zhǎng)白春禮參觀指導(dǎo)廣州地化所二次離子質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室

“從2001年到2009年，我一直都在香港學(xué)習(xí)與工作，在香港的日子給了我很多不同的感受?！钡厍蚝艽螅忠?yàn)闃O其復(fù)雜，很多關(guān)鍵的地球化學(xué)信息只記錄在微米尺度的樣品上。在日常生活中，我們時(shí)常會(huì)被奇形怪狀、色彩斑斕的巖石所吸引，但很少會(huì)有人思考：巖石是否也有年齡？怎樣測(cè)定巖石年齡呢？研究表明目前鋯石是測(cè)定巖石年齡最理想的礦物之一，一般來(lái)講，鋯石只有一百微米大小，而且大都是不均勻的，可能記錄了多期地質(zhì)事件，當(dāng)時(shí)的分析方法大多只能給出一個(gè)混合的年齡。為了準(zhǔn)確區(qū)分這些不同地質(zhì)事件的年齡，夏小平在香港大學(xué)攻讀博士學(xué)位時(shí)，就開(kāi)始琢磨原位微區(qū)的分析方法。他系統(tǒng)地研究了在微米尺度下鋯石激光剝蝕等離子體質(zhì)譜法分析過(guò)程中的元素靈敏度、氧化物產(chǎn)率、同位素分餾及其校正方法，并在國(guó)際上首次建立了利用同一臺(tái)多接受等離子體質(zhì)譜儀準(zhǔn)同時(shí)測(cè)定鋯石U-Pb年齡和Hf同位素的實(shí)驗(yàn)方法，得到國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的一致肯定。

研究生畢業(yè)后，由于夏小平的突出表現(xiàn)，他獲得了香港大學(xué)杰出研究生獎(jiǎng)。當(dāng)時(shí)，全港大每年也僅有10人能夠有機(jī)會(huì)獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)，夏小平是學(xué)校地球科學(xué)系史上第3位獲得者。

就在別人以為他會(huì)留在香港時(shí)，夏小平還是選擇了回到大陸?！爸钡浆F(xiàn)在很多人還都有一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為香港的科研條件很好，但其實(shí)不然，在儀器裝備以及科研資金資助等方面都大大限制了我的發(fā)展，相反，大陸對(duì)我來(lái)說(shuō)會(huì)有更大的發(fā)展?！?/p>

中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所引進(jìn)了一臺(tái)世界上最先進(jìn)的地球化學(xué)分析儀器二次離子質(zhì)譜儀，價(jià)值3000多萬(wàn)，這也是吸引他來(lái)到該研究所任職的一個(gè)原因，從2009年開(kāi)始，此后數(shù)年，他扎根于此，依托該所世界級(jí)的科研儀器平臺(tái)取得了多項(xiàng)技術(shù)性突破。

“但對(duì)我來(lái)講，回到大陸后最值得驕傲的事就是建立了中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所二次離子質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室及配套的高壓脈沖碎樣實(shí)驗(yàn)室，這對(duì)我的科研工作來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直是如虎添翼?！毕男∑郊?dòng)地表示。利用二次離子質(zhì)譜法測(cè)定鋯石年齡可以得到更準(zhǔn)確的結(jié)果，更重要的是，這還是一種近乎無(wú)損的分析方法，而且得到年齡后還可以繼續(xù)分析樣品同一位置的氧同位素、Li同位素，微量元素組成等。目前，該實(shí)驗(yàn)室是我國(guó)第三個(gè)也是除北京以外第一個(gè)大型二次離子質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室，主要從事地質(zhì)樣品的高精度、高空間分辨率微區(qū)原位元素和同位素分析研究。作為學(xué)術(shù)帶頭人，夏小平帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了大量的地質(zhì)年代學(xué)、地球化學(xué)以及沉積物源示蹤等方面的工作，其中，發(fā)表SCI論文70多篇，SCI引用4000多次, 會(huì)議摘要30多篇。

踏遍青山人未老

從巍峨雄偉的青藏，蒼茫遼闊的新疆，到山青水秀的江南和冰姿雪韻的東北，祖國(guó)的山山水水在夏小平的眼里充滿了無(wú)窮魅力，他幾乎走遍了每一個(gè)省級(jí)行政單位，每處都留下了他的足跡。因?yàn)楣ぷ髟?，夏小平?jīng)常冒著嚴(yán)寒酷暑，日曬雨淋，徒步翻越陡峭的山巖，翻車(chē)、被蛇咬等安全事故更是時(shí)有發(fā)生。但為了求得更多可靠的數(shù)據(jù)和歷史，夏小平認(rèn)為他所做的一切都值得，同時(shí)也取得了眾多研究成果。

他對(duì)我國(guó)內(nèi)蒙山西地區(qū)發(fā)育的孔茲巖帶中高級(jí)變質(zhì)泥巖的研究反演了我國(guó)華北克拉通古元古代的拼合歷史，并發(fā)現(xiàn)我國(guó)最古老的華北克拉通西部陸塊的地殼生長(zhǎng)歷史與東部陸塊具有顯著的差異。對(duì)西藏岡仁波齊礫巖的研究中，夏小平發(fā)現(xiàn)了年輕到37Ma的碎屑鋯石年齡，可能指示了拉薩地塊南緣由于印度大陸俯沖匯聚而產(chǎn)生的巖漿作用可能持續(xù)到了始新世。目前，他的研究興趣集中到了我國(guó)風(fēng)光旖旎的云南省哀牢山?！懊看纬鲆巴舛枷袷且淮温糜?，這是研究地球科學(xué)最大的福利?！彼f(shuō)。

哀牢山，位于云南省中部，相傳遠(yuǎn)古在這里存在著一個(gè)哀牢古國(guó)，“哀”是指酒或酒的氣味，“牢”則與“醪”同音，如果是漢族對(duì)其的稱呼，可以認(rèn)為是轉(zhuǎn)音注釋，即以諧音轉(zhuǎn)注其“哀”。但還有一種說(shuō)法，“牢”同“哀”同意，也是指酒或酒氣，故為“哀牢山”。哀牢山構(gòu)造帶特殊，對(duì)研究全球古特提斯演化有重要意義。夏小平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在野外和室內(nèi)“雙管齊下”，在經(jīng)過(guò)詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)分析測(cè)試后，夏小平終于為多項(xiàng)長(zhǎng)期困擾他的難題給出了解答。

他的研究發(fā)現(xiàn)在哀牢山—藤條河斷裂東側(cè)一帶，寒武—泥盆系碎屑巖鋯石年齡以~828Ma為峰期特征，其εHf(t)同位素值也有正有負(fù)，據(jù)調(diào)查顯示，指示物源區(qū)主要集中在揚(yáng)子地塊；而該斷裂西側(cè)，在夏小平提取的3件寒武-泥盆系樣品中，他發(fā)現(xiàn)碎屑巖鋯石年齡以~447Ma和~953ma為特征，εHf(t)同位素值主要為負(fù)，指示物源區(qū)在思茅地塊?！拔覀冞@才發(fā)現(xiàn)，哀牢山古特提斯洋對(duì)應(yīng)的縫合帶極有可能并不是之前認(rèn)為的李仙江—阿墨江斷裂帶或者安定—九甲斷裂帶，另外我們還得知哀牢山古特提斯洋可能早已于志留紀(jì)已經(jīng)打開(kāi)，這給了我們更多新的探究線索?！毕男∑奖硎?。該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)發(fā)表在國(guó)際期刊Gondwana Research和國(guó)內(nèi)核心期刊《地球化學(xué)》上。

帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行野外地質(zhì)考察

在探測(cè)過(guò)程中，夏小平時(shí)常會(huì)有不經(jīng)意的重要發(fā)現(xiàn)。在對(duì)縫合帶西側(cè)二疊紀(jì)龍?zhí)督M碎屑巖鋯石年齡探測(cè)中，夏小平驚奇地發(fā)現(xiàn)巖石年齡明顯呈現(xiàn)出一個(gè)250～290Ma的寬緩特征峰值，并有多個(gè)次要年齡峰。據(jù)此，他也有了新的思考：他認(rèn)為這些物質(zhì)主要來(lái)源于一個(gè)安第斯型的大陸邊緣弧。而且，在縫合帶東側(cè)地質(zhì)圖上，同樣標(biāo)為二疊紀(jì)龍?zhí)督M的碎屑巖鋯石年齡則集中分布著一個(gè)~245Ma的單一峰。“我們經(jīng)過(guò)觀察研究，認(rèn)為這些碎屑物質(zhì)沉積在一個(gè)中三疊世的弧前盆地，并不是此前認(rèn)為的二疊世，而哀牢山洋是分別向東西兩邊俯沖到揚(yáng)子和印支—思茅板塊之下的?！蹦壳?，夏小平也正在將新發(fā)現(xiàn)著手整理之中。

值得一提的是，夏小平還建立了電氣石LA-ICPMS原位微區(qū)B同位素、黃鐵礦等硫化物的SIMS硫同位素、第四紀(jì)鋯石U-Th不平衡定年等分析試驗(yàn)方法并應(yīng)用到哀牢山構(gòu)造帶古—中生代碎屑沉積物源示蹤以及秘魯Marcona鐵礦成礦熱液演化研究中。

哀牢山，記錄了夏小平的科研足跡，更留下了寶貴的科研財(cái)富。無(wú)論是困難重重的野外考察，還是枯燥的數(shù)據(jù)研究，夏小平總是能夠守住科研路上的寂寞，接受著無(wú)盡的考驗(yàn)與洗禮，靜待花開(kāi)。