萬渝生：永不泯滅的地質情懷

本刊記者 呂騰波 張 聞

33億年變質石英閃長巖在38億年條帶狀片麻巖中呈包體存在，鞍山。

地球太大，宇宙太美。這其中蘊含著無數的奧秘等待著我們去探索、發掘。

在地質學家萬渝生的眼里，一塊巖石就意味著一個故事，代表的是地球演化歷史的一個節點，他愿意深入其中去發現隱藏的秘密，讓人們認識早期的地球歷史。

與地質學研究結緣40載，萬渝生在變質巖巖石學、地球化學和地質年代學研究中積累了豐富的經驗。如今立足于中國地質科學院地質研究所北京離子探針中心這一平臺，他依舊在為揭開地質奧秘而不遺余力地發出光和熱。他說，他喜歡與石頭打交道，這種感受愈加純粹，他更能體味到其中無窮的樂趣。

三個轉折點與地質研究深深結緣

時光倒回到40年前，1977年是國家恢復高考的第一年。這一消息，對于當時的年輕人而言，無疑是天大的喜訊。萬渝生下過鄉、吃過苦，終于有機會可以通過學習來改變自己的命運。

高中時期，萬渝生就對化學感興趣，所以在高考填報志愿時填報了武漢地質學院（現中國地質大學（武漢））的地球化學專業。當時，萬渝生其實對這一專業并不了解，因為有化學兩個字，便報考了，就這樣接觸了地質科學這一領域。雖然是偶然，卻讓他找到了值得付出一生的事業。

地質學是研究地球的物質組成、內部構造、外部特征、各層圈之間相互作用和演變歷史的知識體系，并進一步拓展到研究人與地球的相互關系。慢慢深入之后，萬渝生對這一領域產生了濃厚的興趣。他說，滄海桑田的變化，很多地質記錄都缺失了，要恢復完整的演化歷史非常困難，地質科學十分復雜，十個人可能會有十種解釋。但通過殘缺的記錄，結合地質學原理進行一定的邏輯推斷和想象，仍然可以抽絲剝繭，不斷獲得更接近真實的地質解釋。這些都在深深地吸引著萬渝生，引領著他在這一領域中深入開拓。

為了進一步深造，本科畢業之后，萬渝生考取了中國地質科學院的碩士研究生，師從程裕淇院士和沈其韓院士。在他們的引導和培養下，萬渝生開始了真正的地質入門，在這一領域繼續探索的決心也更加堅定了。碩士畢業后，萬渝生便留在了中國地質科學院地質研究所，并完成了在職博士攻讀，于1992年獲得博士學位。

2001年12月18日，北京離子探針中心正式成立。萬渝生在北京離子探針中心主任劉敦一先生的邀請下來到了這里繼續進行科研工作，一直到現在?，F如今，回憶起自己的人生經歷，結緣地質，考上程裕淇、沈其韓院士的碩士和博士研究生，到北京離子探針中心……這些都構成了萬渝生人生的重要轉折點。地質研究中所隱藏的魅力，一步步地牽引著他投身于其中。

實驗室與野外相結合進行地質研究

一個好的科研平臺，會對科學研究起到重要的推動作用。劉敦一先生創建的北京離子探針中心，是科技部和財政部聯合認定的首批23個“國家科技基礎條件平臺”之一，其核心儀器是兩臺“高靈敏度、高分辨率二次離子探針質譜計（Sensitive High Resolution Ion Microprobe，簡稱‘SHRIMPII’）”，主要從事微區地質年代學、地球化學和宇宙年代學的科研、測試服務和科學儀器自主研發。《美國科學雜志》評價該實驗室為“同位素定年的世界級平臺”，“幫助眾多研究者解決了關鍵地質問題，極大推動了國內外地質科學的發展”。來到這里之后，萬渝生靜心于科研之中，開展了一系列研究工作。

地質科學最重要的3個參數是時間、空間和物質運動。在早期，人們通過地層中的古生物演化確定不同地層的新老關系，通過不同巖漿巖的相互切割關系確定它們侵入的早晚順序，但不知道它們形成的絕對年齡。對于復雜的變質巖區，僅根據野外觀察來確定不同地質體形成的先后關系則十分困難。只有放射性同位素原理被揭示出來并應用于地質科學之后，地質體的絕對年齡，絕對時間問題的解決才成為可能。

目前，萬渝生團隊一個主要研究方向就是鋯石成因和離子探針U-Pb定年。鋯石是沉積巖、巖漿巖、變質巖和月巖、隕石中常見的副礦物，粒度通常小于300μm，硬度高達7.5，無色或因含有各種雜質而呈現不同顏色，具金剛光澤。由于分布廣泛，物理化學性質穩定，含有U、Th放射性元素，普通鉛含量很低，U-Pb體系封閉溫度高，鋯石已成為U-Pb定年最合適的礦物。加之鋯石的礦物包體、微量元素和Hf、O等同位素研究可提供許多巖石形成過程的重要信息，對它的深入研究有助于人們了解地球早期歷史。一門新的學科鋯石學正在創建之中。

傳統的鋯石定年方法，需要把一顆或多顆鋯石溶解后測定，對于成因復雜的鋯石只能獲得混合年齡。與之不同，SHRIMPII具有非常高的質量分辨率和空間分辨率，能夠對一顆鋯石的不同域分別進行原位測量，獲得不同成因鋯石的形成年齡，更精細準確地確定地質作用演化過程。測定的年齡范圍可介于距今1百萬年到45億年。

地學研究中，許多工作都離不開年代學數據的支撐。北京離子探針中心產出的高質量SHRIMP年齡數據帶來了我國一流地學研究成果的快速增長。截至2016年12月31日，國內外學者運用在北京離子探針中心獲得的SHRIMP數據，在國內外學術期刊上共發表論文1800余篇，其中國際SCI論文700余篇；以中心成員為第一作者共發表論文229篇，其中國際SCI期刊論文124篇。據國外同行統計，自2007年起，中心單臺SHRIMP儀器的年度科研成果產出量（國際期刊論文數）在同類儀器中已穩居世界第一。

除此之外，Apollo月巖及月球隕石SHRIMP鋯石年代學研究還在國際上首次獲得了雨海紀鋯石定年的直接結果，為我國將來登月計劃取回的月巖樣品的年代學和地球化學相關研究奠定了同位素年代學技術基礎；牙形石氧同位素SHRIMP原位微區分析及其在古氣候變化研究中的應用填補了國內相關技術的空白，為古氣候變化的定量研究起到了示范作用。依托于實驗室的建設和技術優勢，中心在技術創新方面也取得了突出成績。在國家科技基礎條件平臺建設項目的支持下，中心開發了“大型科學裝備遠程共享示范研究—離子探針示范系統（SROS）”，并在國內外推廣應用，建成了國際SHRIMP遠程共享網絡，把大型科學儀器資源遠程共享的理念傳播到國外，形成了學科優勢。

高靈敏度、高分辨率二次離子探針質譜計（SHRIMPⅡ），北京離子探針中心。

除了在實驗室進行科學研究，野外同樣是地質工作者廣闊的研究場所。李四光曾有一句名言：“地質科學的源泉在野外。這里，也只有在這里，才能產生真正的科學問題和科學理論！”多年來，萬渝生對此深有體悟。

在他的介紹中，我們了解到，太陽系最早形成時間為45.67億年前，而地球年齡約為45.5億年。目前，全世界發現的最古老鋯石形成于44億年前，最古老巖石形成于40億年前。38億年以前的巖石，全球范圍內僅在5～6個國家或地區有發現。40億年以前的鋯石，全球范圍內發現的地方也不會超過20個。所以，地球上任何最古老物質的新發現都有著全球意義。

隨著物質生產能力的提高和社會的進步，人們對自己居住地球的歷史，特別是最早期歷史也越來越感興趣，但是因為保存的物質太少，這也成為了一個非常有挑戰性的科學問題。想要攻克它，發現和鑒別古老的巖石和鋯石是最基本的前提，而野外就是地質工作者探索這一地質奧秘的最佳場所。

“上世紀90年代，劉敦一先生發現鞍山地區38億年巖石的消息，就十分令人振奮?！比f渝生說。通過研究，他們發現了中國最古老的38億年巖石，在冀東還發現了最古老的38.5億年鋯石，改寫了我國太古宙地殼形成演化的起始時間，是我國早前寒武紀研究的突破性成果，并于2004年獲國土資源部的科學技術獎一等獎。

33億年巖漿鋯石包裹36億年外來鋯石，鞍山。

跟隨著前人的腳步，從2003年開始，萬渝生和他的研究團隊成員幾乎每年都要去鞍山—本溪地區開展野外考察，最近10多年來，他們還經常前往內蒙的大青山、河北的冀東、山東的魯西和膠東等地區進行考察。每次去，都會有新的發現。

一直以來，萬渝生始終認為，室內和野外研究不是相互矛盾的，而應相互配合和協作。團隊所做的鋯石鈾鉛定年和地球化學示蹤等室內研究都要求立足于扎實的野外工作基礎。萬渝生說：“雖然現在的研究儀器十分先進，但科學家如果不去野外實地考，不清楚巖石野外產狀、地質體之間相互關系的話，很容易導致一些脫離真實的認識產生?！北兄@些原則，他和團隊成員們十分注重野外與室內研究工作的結合，并在多年的實踐中取得了許多突出的科研成果。

立足華北克拉通開展地質探索

5.4億年前的前寒武紀，地球將一份醞釀了幾十億年的禮物贈給了還遠未出世的人類。這份禮物就是地球上最穩定的地質結構——克拉通。華北克拉通是全球最著名的古老陸塊之一，在早期地質演化方面，與其他典型克拉通既有類似之處，也有自己獨特之處。與其他克拉通相比，有著更為復雜、多階段的演化歷史，記錄了幾乎所有地球早期發展的重大構造事件。華北克拉通太古宙地質深入研究，對早期地殼形成演化歷史了解、新太古代晚期構造體制研究和太古宙條帶狀鐵建造（BIF鐵礦）找礦靶區確定都具有重要意義。

在這一研究中，萬渝生團隊通過高精度鋯石測年和綜合研究，在冀東地區新的巖石類型中發現了大量38～35億年碎屑鋯石，在鞍山地區確定了38～31億年多期巖漿活動，證明鄂爾多斯地塊強烈卷入古元古代晚期構造熱事件，系統確定了華北克拉通BIF鐵礦形成時代，首次在華北克拉通劃分出三個年齡大于26億年的古陸塊，深化了華北克拉通早期地殼演化、殼幔相互作用及沉積變質鐵礦的認識。根據這些研究，還提供了華北克拉通BIF成礦預測遠景區。

眾所周知，首鋼、鞍鋼等的鐵礦資源大都來自BIF鐵礦，可見其對中國礦產資源的意義非凡。從地質上看，BIF大規模形成的時間大約在25億年前，其原因一直是個迷，引發著人們的思考。在萬渝生的介紹中，記者了解到，在地質歷史上27～28億年這段時期，有大量物質從地幔提取出來，造成陸殼的巨量增生，使地球的熱狀態迅速降低，還引起了一系列其他效應，最終結果就是造氧生命的大量出現。造氧生命出現之后，大洋里面所存在的二價鐵元素就會被氧化，沉積形成BIF鐵礦。在二價鐵消耗完之后的25～23億年期間，大氧化事件出現。

他們的研究成果在《前寒武紀研究》《岡瓦納研究》《美國科學雜志》《化學地質學》等國際學術期刊發表，受到了國內外專家學者的好評。研究成果入選了“中國地質調查局中國地質科學院2014年度地質科技十大進展”，還獲得了國土資源部2017年度科學技術成果獎一等獎。這些都是對他們辛勤付出的最大肯定。

萬渝生說：“雖然我們做的多是一些純理論的基礎地質研究，看起來沒有什么實際應用價值，但是人類渴望對自己居住星球的了解，對一個國家來說，總要有人來做這一部分工作。我們也一直在努力，希望自己的研究成果能為實際應用做出一些貢獻。”

宣傳地質知識進行科普工作

除了研究外，科普也是萬渝生工作的一個重點。他告訴記者，他們到野外，特別是到地質公園開展野外考察時，時常有人湊上前來，聽到這個巖石是25億年前形成的，大家都會表現得特別驚奇。許多景區，以往多是用一些象形石來編說故事，游客在其中也得到一定的滿足。但是，隨著社會的進步，人們對科學知識追求的欲望不斷增強，地質科學知識的普及很受歡迎，現已成為許多地質公園吸引游客的新亮點。如有可能，萬渝生盡量把野外考察放到地質公園的范圍內，使兩者得到兼顧?，F如今，萬渝生還是泰山世界地質公園和一些國家級和省級地質公園的科學顧問。鞍山地區38億年巖石發現之后，鞍山市政府還把最古老巖石保護寫進了政府工作報告，使珍貴的地質遺跡得到保護，也使更多人了解到了其價值所在。由此可見，普及地質知識的重要性。在2022年我國將要召開冬奧會之際，萬渝生團隊還受International Geology Review雜志的邀請，撰寫科普論文對冬奧會場館附近的地質情況進行介紹。

“地質志”是李廷棟院士組織開展的一項重大工程項目。在山東省地質調查院開展山東省地質志工作中，萬渝生團隊主動與其合作，針對山東早前寒武紀地質演化等重大地質問題開展研究，建立了新的同位素年代格架，探討了各地質體形成的構造背景及其變質作用，提出了魯東和魯西地區經歷了不同的早前寒武紀地殼增生和地質演化歷史的新認識，重新厘定了中太古代—中元古代變質地層劃分，還完善了中生代侵入巖期次劃分。這些成果被很好地應用到山東省地質志的編寫中。

萬渝生（中）與他的同事在野外，冀西北。

鋯石成因復雜對鋯石年齡解釋帶來許多問題。萬渝生受邀在許多科研院所和省局地質單位作鋯石成因研究及地質應用報告，獲得廣泛歡迎。目前，他們已經搜集和整理了大量資料，爭取早日寫成有關鋯石方面的書籍。

堅實的團隊基礎 良好的團隊管理模式

一切研究成果的得來，絕不是僅靠一己之力，背后凝聚的是整個團隊的力量。按工作性質，北京離子探針中心的人才團隊主要分為兩大部分。一部分負責儀器設備的正常運轉和對外測試服務，近年來還開展了大型質譜儀器的自主研發；另一部分就像萬渝生他們那樣利用這些儀器設備，開展地質科學研究。萬渝生說：“所有科研成果的得來，都是團隊成員協同合作的結果，也離不開國內外許多老師和同行的幫助和支持?！?/p>

在團隊成員的管理上，萬渝生也有自己的見解。在他的眼中，團隊成員都應是精誠合作的科研伙伴，談不上管理不管理。每個人的性格不同、專業上的優勢不同，最重要的是讓每個人的長處得以發揮。除此之外，團隊成員之間要做到彼此真誠以待，只有這樣才會得到真心的回饋。

博士畢業時，萬渝生的博士論文能夠以專著形式出版，程裕淇和沈其韓先生提供了很大幫助，付出了很大的辛勞，但未參與署名。程先生和沈先生還分別題寫了書名和撰寫了序言。兩位老師毫無保留地幫助自己的學生，這些都在深深地影響著萬渝生，提醒著他也要如此。

如今，每年萬渝生團隊都會有3個月左右的時間進行野外地質工作。相比老一輩的野外工作條件，現在不論吃、住、行各個方面都有了很大改善。萬渝生說：“老一輩地質工作者在十分艱苦的條件下開展野外工作，取得了很好的成果，現在更應該如此?！?/p>

一直以來，萬渝生始終認為從事地質研究工作是幸運的，每天與興趣為伴，讓他的生活變得豐富而充實。未來，萬渝生還將秉持自己最初的追求，在地質研究中繼續前行！