鐘情巖石地球學揭密地球

龐貝+曹麗娟

如果說地球是宇宙的細胞，那么巖石即為地球的細胞。通過一塊塊形態內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，西北大學地質學系教授，主要研究領域為巖石地球化學。

為野外地質勘探，他和團隊屢次克服高原反應，在嚴酷的地質和天氣條件下頑強堅持；在西藏自治區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！在此危急時刻，多虧藏族司機經驗豐富，用藏民獨有的方式驅散了餓狼，使得這次勘探最終有驚無險……

勞累、傷病、挑戰生理極限甚至直面危險——對地質學者來說，都不是讓他們放棄研究和追求的理由，相比之下，堅持和執著才是劉燊近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者之一。他首次發現西藏北部羌塘地體新生代一套埃達克質火山巖，并初次證明了該套埃達克巖的成因，此研究為青藏高原的快速隆升提供了可能的巖石學證據；他確定了藏北羌塘地區中新生代火山巖的精細年代學格架，為進一步的研究提供了重要的時間格架制約；他從地質特征入手，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的年代學及系統地球化學研究，并取得了許多創新性成果和認識。

歷年來，劉燊共主持參加國家及省部級科研項目16項，共發表學術論文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劃”，獲貴州省科學技術進步獎一等獎、“侯德封礦物巖石地球化學青年科學家獎”和中國青年地質科技獎。

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世紀下半葉前，該地區從未有人類永久定居，它也是我國高原現代冰川分布最廣的地區。

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。牧民們在此創造了夢幻迷離、色彩斑斕的游牧文化，不僅有遠古巖畫，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。

在地質學家的眼中，羌塘不僅是野生動植物的天堂，同時也是一個具有豐厚沉積層的文化沃土。

羌塘地區新生代巖漿巖（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、波濤湖和枕頭崖巖省）。火山巖主要劃分為鈉質堿性玄武巖系列、高鉀鈣堿性系列、白榴石碧玄巖系列和鉀玄巖系列。

目前，青藏高原的地質研究（特別是高原的隆升）已受到全球地質界的廣泛關注，但對高原隆升機制和時間仍存在明顯的爭議。羌塘除廣泛發育的巖漿巖外，其典型構造分布也異常廣泛，系統的地質研究對青藏高原地質歷史追蹤具有非常重要的意義。

劉燊教授對地球化學和巖石學研究有著深厚情感。1998年，他畢業于長春科技大學（原長春地質學院）地質勘查專業，并考取本校巖石學專業碩士研究生；2001年考入中國科學院地球化學研究所繼續攻讀博士學位；2003年到香港大學地質學系訪問研究；2004年獲得博士學位；2009年到加拿大University of Regina進行學術訪問研究；2013年到臺灣國立大學開展學術訪問研究。

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年代學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和地球化學研究，不僅對地質學發展有推動作用，而且對礦產資源的勘探有很重要的作用。”劉燊教授表示。

羌塘大部分為無人區，海拔高度和交通條件致使研究者很難適應，在以往研究中，最大的難點和挑戰是如何適應研究區的自然環境。通過堅持不懈的努力，在已有研究基礎上，劉燊取得了諸多重要的研究成果。

劉燊首次發現西藏北部羌塘地區新生代一套埃達克質火山巖：羌塘走構油茶錯和多格錯仁新生代火山巖為典型的埃達克巖，并初次證明該套埃達克巖的成因：拆沉下地殼部分熔融作用的產物。這一成果為青藏高原的快速隆升提供了可能的巖石學證據；另外，確定了藏北羌塘地區中新生代火山巖的精細年代學格架為：18-33 Ma，為后期研究提供了重要的時間制約。

地質學研究帶來的價值追尋

與應用型研究不同，基礎研究常常因其與現實聯結不夠緊密，而時常面臨“有什么用”的追問。

在劉燊教授看來，地質學研究特別是巖石成因和構造機制的探討，一方面讓人們認識其可能的形成過程和經歷的動力學環境，為后期研究奠定科學基礎；另一方面，研究成果可為人們對后期利用作出重要指導。研究巖石的成因和演化成果可應用于礦床學、構造地質學和工程地質學等學科；同時，地質學所指導的地質礦產資源勘探是人類社會生存與發展的根本能量源泉。根據巖石的結構、構造、產狀、巖性和巖石組合等尋找礦產資源，滿足人們對石油、煤炭、金屬和非金屬等礦產資源的需求，則有著更為緊迫的現實意義。

基于對地質學深沉的情懷，劉燊教授的科研道路嚴謹踏實、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，劉燊從年代學和巖石地球化學方面對山東地區燕山期基性巖墻群開展了持續近9年的研究，在已有研究和野外地質觀察基礎上，從基性巖墻地質特征入手，以多元同位素體系精確測年和地球化學特征為主要手段，對魯西和膠東集中發育的燕山期基性巖墻群的形成時代進行了系統研究。2012年，劉燊教授回到故鄉西安，任職于西北大學地質學系，在地幔巖漿作用與華北克拉通破壞、同位素地質年代學和地球動力學領域開展了長足的研究。

克拉通是大陸地殼長期穩定的構造單元，即大陸地殼中長期不受造山運動影響相對穩定的部分。華北克拉通是中國境內獨具特色的大地構造單元，作為典型的克拉通，華北克拉通破壞已引起高度關注，研究程度和成果日益得到改進和完善。華北克拉通破壞的研究，對認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，可為資源戰略預測和地震災害預防提供新的思路和科學依據。

通過系統研究，劉燊教授和其團隊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，對同時華北克拉通破壞機制具有很好的指示意義和價值。

目前，劉燊教授研究團隊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和地球化學研究。中生代以來，上述構造區皆發生了一定程度的伸展活動，但對其伸展的時間和機制仍不清晰。目前，該團隊已初步對兩構造帶伸展時間、期次和機制有了初步認識。

通過近20年的研究和探索，讓劉燊教授感覺到，巖石學研究是地質研究的基礎和探針，通過其證據獲得，可為較多的地質問題和現象（如構造和動力學歷史和發展）提供可信的直接證據。

這種濃厚的興趣成為劉燊教授在本學科領域不斷前行的動力，而已有的研究成果，更使他對未知世界產生了強大的自信——畢竟，神秘的地球，還有更多的謎題等待探尋。