作者:熊晓芬 张行勇 陈彬 来源:中国科学报 发布时间:2018/1/16 8:25:47
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张宏福:从秦岭山中走出的地质学家

张宏福 

■本报通讯员 熊晓芬 记者 张行勇 陈彬

“我是秦岭大山深处山阳县漫川关人,多年来一直研究地球岩石圈地幔的形成和演化问题。”中国科学院院士、西北大学教授张宏福开门见山地介绍道,“一个离不开大山石头的地质人。”

1977年,中断了10年的中国高考制度得以恢复。当时还是一个农家少年的张宏福第一次离开漫川关这个秦尾楚头的水旱码头小镇,来到70公里外的县城。

40年之后,通过在固体地球科学领域的不断探索,这位“农家少年”已经成为了我国地幔地球化学领域的学术带头人。

“赶上了好时代”

1981年高考结束后,张宏福接到了西北大学地质学系地质学专业的入学通知书。在当地人的眼中,地质队员堪称“高收入人群”,也是神秘的有文化的“探宝”人。至于要在地质学系学什么,当时的张宏福完全不知道。

本科毕业后,张宏福考入武汉地质学院北京研究生部。研究生毕业后,他回到母校西北大学。在地质学系任教的6年时间里,他每年跟随着老教师们出野外,漫山遍野地拉地层剖面、找石油。这一段经历为他打下了扎实的岩石专业基础,尤其是出色的辨认岩石的能力,这些都让他在日后的科研工作中获益良多。

1998年,张宏福作为访问学者赴英学成归国,进入中国科学院地质与地球物理研究所工作。

2010年,西北大学大陆动力学国家重点实验室进入到发展的关键时期,急需一位专长于岩石地球化学研究并了解相应先进测试技术的学术带头人。在中国科学院院士张国伟的极力推荐下,经陕西省“百人计划”支持,张宏福回到他曾经学习、工作过的校园,出任大陆动力学国家重点实验室常务副主任。

“赶上了好时代。”张宏福常常说自己很幸运,改革开放以来,国家对基础研究的支持力度越来越大,自己才能得以承担国家杰出青年科学基金、“百人计划”等重大或重点项目,全心在一个领域内持续深入地进行研究。

破解“克拉通破坏”之谜

克拉通是大陆主要地质单元。“克拉通”一词源自希腊语Kratos,意为“强度”。华北克拉通自18亿年前形成后,曾长期保持稳定。但是在1亿年前,华北陆块发生了大规模构造变形、强烈的岩浆活动和盆地形成,并伴有大量的金属和其他资源形成。强烈的地震也成为华北克拉通的重要特征,比如发生在1976年的唐山大地震。

为什么华北克拉通会发生这样的变化?张宏福渴望寻找到答案。

张宏福和同事推断,在山东方城周边可能存在中生代玄武岩。皇天不负有心人,在山东地质七队队员的帮助下,他们成功地采集到中生代玄武岩样品。它的出现证明了中生代是华北岩石圈减薄的关键时期。

在华北中生代玄武岩中,张宏福又发现了同位素异常富集现象,说明在中生代华北岩石圈地幔里发生的变化,最终使古生代的克拉通型地幔转变为中生代富集型地幔,让原本稳定的古老克拉通不再稳定。

他的研究一步步接近华北克拉通破坏的真相。2005年,他们在山东胶州发现环带状地幔橄榄岩捕掳体。这种极其难得的地幔捕掳体,可以看作是橄榄岩正发生变化时被“抓取”到地表上来的。

他通过对地幔捕掳体的Sr-Nd和Re-Os同位素测试发现,大陆岩石圈中的地幔橄榄岩会因和某种熔体反应,性质发生改变;反应彻底的,甚至会转变为大洋型岩石圈地幔。在系统对比了2160件样品后,他再次证明橄榄岩—熔体相互作用在全球大陆岩石圈地幔中普遍存在。

最终,张宏福提出,橄榄岩—熔体相互作用是大陆岩石圈地幔组成转变的主要机制,并最终导致古老克拉通破坏。其间,他与学生率先将非传统稳定(Li-Fe-Mg)同位素示踪方法应用到地幔地球化学研究中,推动了该学科的发展。

他通过发现克拉通破坏的本质,提出并论证了克拉通周边板块的俯冲碰撞作用造成的熔/流体活动是岩石圈组成转变的主要外部控制因素。

永葆师者的赤子之心

只要是出野外,张宏福的心情一定会很好,上坡下坎,年轻力壮的学生也追不上他。学生们私下里觉得似乎“老师天生就是干地质的”。

只要是学生真正感兴趣的问题,他都会支持学生进行深入研究,哪怕这个问题和自己团队的研究方向没有关系。学生实验失败,或是被证明研究方向行不通,张宏福总是云淡风轻地说一句:“没关系,搞科研哪有不失败的。”并劝慰学生,只要态度认真,即使是失败也有科学意义。

多年来,张宏福耗费了大量心力培养学生,构建团队,共培养了博士后5人,博士7人,硕士8人,其中2人获得“国家杰出青年科学基金”,2人获得“国家优秀青年科学基金”,4人获得“侯德封奖”,1人获得“金锤奖”。

2017年12月28日,西北大学举办2018院士新年论坛。张宏福在“新年新开端、新期盼” 的主题报告中表示,将继续把研究推向深入,追寻探究源自地幔深处的动力。

《中国科学报》 (2018-01-16 第6版 动态)
 
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