張宏福：從秦嶺山中走出的地質(zhì)學(xué)家

張行勇 陳彬

“我是秦嶺大山深處山陽(yáng)縣漫川關(guān)人，多年來(lái)一直研究地球巖石圈地幔的形成和演化問(wèn)題，”中國(guó)科學(xué)院院士、西北大學(xué)教授張宏福開(kāi)門(mén)見(jiàn)山地介紹道，“我是一個(gè)離不開(kāi)大山石頭的地質(zhì)人。”

1977年，中斷了10年的中國(guó)高考制度得以恢復(fù)。當(dāng)時(shí)還是一個(gè)農(nóng)家少年的張宏福第一次離開(kāi)漫川關(guān)這個(gè)秦尾楚頭的水旱碼頭小鎮(zhèn)，來(lái)到70公里外的縣城。

40年后，通過(guò)在固體地球科學(xué)領(lǐng)域的不斷探索，這位“農(nóng)家少年”已經(jīng)成為了我國(guó)地幔地球化學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)帶頭人。

“趕上了好時(shí)代”

1981年高考結(jié)束后，張宏福接到了西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系地質(zhì)學(xué)專業(yè)的入學(xué)通知書(shū)。在當(dāng)?shù)厝说难壑校刭|(zhì)隊(duì)員堪稱“高收入人群”，也是神秘的有文化的“探寶”人。至于要在地質(zhì)學(xué)系學(xué)什么，當(dāng)時(shí)的張宏福完全不知道。

本科畢業(yè)后，張宏?？既胛錆h地質(zhì)學(xué)院北京研究生部。研究生畢業(yè)后，他回到母校西北大學(xué)。在地質(zhì)學(xué)系任教的6年時(shí)間里，他每年跟隨著老教師們出野外，漫山遍野地拉地層剖面、找石油。這一段經(jīng)歷為他扎實(shí)的巖石專業(yè)打下了基礎(chǔ)，尤其是出色的辨認(rèn)巖石的能力，這些都讓他在日后的科研工作中獲益良多。

1998年，張宏福作為訪問(wèn)學(xué)者赴英學(xué)成歸國(guó)，進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所工作。

2010年，西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入到發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，急需一位專長(zhǎng)于巖石地球化學(xué)研究并了解相應(yīng)先進(jìn)測(cè)試技術(shù)的學(xué)術(shù)帶頭人。在中國(guó)科學(xué)院院士張國(guó)偉的極力推薦下，經(jīng)陜西省“百人計(jì)劃”支持，張宏?；氐剿?jīng)學(xué)習(xí)、工作過(guò)的校園，出任大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任。

“趕上了好時(shí)代?！睆埡旮３３Ｕf(shuō)自己很幸運(yùn)，改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)研究的支持力度越來(lái)越大，自己才能得以承擔(dān)國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、“百人計(jì)劃”等重大或重點(diǎn)項(xiàng)目，全心在一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)持續(xù)深入地進(jìn)行研究。

破解“克拉通破壞”之謎

克拉通是大陸主要地質(zhì)單元?！翱死ā币辉~源自希臘語(yǔ)Kratos，意為“強(qiáng)度”。華北克拉通自18億年前形成后，曾長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。但是在1億年前，華北陸塊發(fā)生了大規(guī)模構(gòu)造變形、強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)和盆地形成，并伴有大量的金屬和其他資源形成。強(qiáng)烈的地震也成為華北克拉通的重要特征，比如發(fā)生在1976年的唐山大地震。

為什么華北克拉通會(huì)發(fā)生這樣的變化？張宏?？释麑ふ业酱鸢浮?/p>

張宏福和同事推斷，在山東方城周邊可能存在中生代玄武巖?；侍觳回?fù)有心人，在山東地質(zhì)七隊(duì)隊(duì)員的幫助下，他們成功地采集到中生代玄武巖樣品。它的出現(xiàn)證明了中生代是華北巖石圈減薄的關(guān)鍵時(shí)期。

在華北中生代玄武巖中，張宏福又發(fā)現(xiàn)了同位素異常富集現(xiàn)象，說(shuō)明在中生代華北巖石圈地幔里發(fā)生的變化，最終使古生代的克拉通型地幔轉(zhuǎn)變?yōu)橹猩患偷蒯＃屧痉€(wěn)定的古老克拉通不再穩(wěn)定。

他的研究一步步接近華北克拉通破壞的真相。2005年，他們?cè)谏綎|膠州發(fā)現(xiàn)環(huán)帶狀地幔橄欖巖捕擄體。這種極其難得的地幔捕擄體，可以看作是橄欖巖正發(fā)生變化時(shí)被“抓取”到地表上來(lái)的。

他通過(guò)對(duì)地幔捕擄體的Sr-Nd和Re-Os同位素測(cè)試發(fā)現(xiàn)，大陸巖石圈中的地幔橄欖巖會(huì)因和某種熔體反應(yīng)，性質(zhì)發(fā)生改變；反應(yīng)徹底的，甚至?xí)D(zhuǎn)變?yōu)榇笱笮蛶r石圈地幔。在系統(tǒng)對(duì)比了2160件樣品后，他再次證明橄欖巖—熔體相互作用在全球大陸巖石圈地幔中普遍存在。

最終，張宏福提出，橄欖巖—熔體相互作用是大陸巖石圈地幔組成轉(zhuǎn)變的主要機(jī)制，并最終導(dǎo)致古老克拉通破壞。其間，他與學(xué)生率先將非傳統(tǒng)穩(wěn)定（Li-Fe-Mg）同位素示蹤方法應(yīng)用到地幔地球化學(xué)研究中，推動(dòng)了該學(xué)科的發(fā)展。

他通過(guò)發(fā)現(xiàn)克拉通破壞的本質(zhì)，提出并論證了克拉通周邊板塊的俯沖碰撞作用造成的熔/流體活動(dòng)是巖石圈組成轉(zhuǎn)變的主要外部控制因素。

永葆師者的赤子之心

只要是出野外，張宏福的心情一定會(huì)很好，上坡下坎，年輕力壯的學(xué)生也追不上他。學(xué)生們私下里覺(jué)得似乎“老師天生就是干地質(zhì)的”。

只要是學(xué)生真正感興趣的問(wèn)題，他都會(huì)支持學(xué)生進(jìn)行深入研究，哪怕這個(gè)問(wèn)題和自己團(tuán)隊(duì)的研究方向沒(méi)有關(guān)系。學(xué)生實(shí)驗(yàn)失敗，或是被證明研究方向行不通，張宏?？偸窃频L(fēng)輕地說(shuō)一句：“沒(méi)關(guān)系，搞科研哪有不失敗的?！辈裎繉W(xué)生，只要態(tài)度認(rèn)真，即使失敗了也有其科學(xué)意義。

多年來(lái)，張宏福耗費(fèi)了大量心力培養(yǎng)學(xué)生，構(gòu)建團(tuán)隊(duì)，共培養(yǎng)了博士后5人、博士7人、碩士8人，其中2人獲得“國(guó)家杰出青年科學(xué)基金”，2人獲得“國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金”，4人獲得“侯德封獎(jiǎng)”，1人獲得“金錘獎(jiǎng)”。

2017年12月28日，西北大學(xué)舉辦2018院士新年論壇。張宏福在“新年新開(kāi)端、新期盼”的主題報(bào)告中表示，將繼續(xù)把研究推向深入，追尋探究源自地幔深處的動(dòng)力。

（本文轉(zhuǎn)自《中國(guó)科學(xué)報(bào)》）