張宏福：讓“地球化學”實現“中國領先”

◎杜深華（本刊記者）

“作為新時代的科技工作者，只有把個人理想自覺融入國家發展偉業之中，知識才會發揮更大作用，才能最終成就一番事業?！?/p>

“我的家鄉在秦嶺山區的山陽縣漫川關，大山里的孩子與石頭有緣。我現在的工作就是通過古老的來自地下深處的巖石，并借助現代科學技術手段和分析測試方法，來揭示大陸的形成與演化規律。”56歲的張宏福說自己是“一個離不開石頭的地質人”。

2017年，由于在地幔地球化學領域取得多項創新性成果，推動了學科的發展，西北大學教授張宏福當選中國科學院院士，成為我國地幔地球化學領域的學術帶頭人。

“趕上了好時代”

說起為什么會選擇地質科學作為自己學術研究的主攻方向，張宏福用“誤打誤撞”形容自己當年的選擇。“只因為我們縣里有個有色714地質隊，地質隊員是神秘有文化的‘探寶’人，能到地質隊工作，是件讓人非常羨慕的事?！?/p>

1981年，19歲的張宏?？既胛鞅贝髮W地質學系，第一次離開漫川關這個秦尾楚頭的水旱碼頭小鎮，開始了人生中最重要、最珍貴的一段時光。

大山的孩子最熟悉石頭，但要真正弄懂每一塊石頭代表的地質意義和記錄的歷史故事，絕非易事。從大一開始，張宏福就深切地感受到，對玄妙而深奧的地學原理的學習并不像在大山中追風涉水那樣輕松愜意。本科四年，他幾乎天天泡在閱覽室，一本一本厚厚的習題集，他做了一遍又一遍。小山村的孩子，外語能力不及城里的孩子，他就苦練英語，這為后來海外求學和參加各種國際學術交流活動打下了堅實的語言基礎。聰明加刻苦，張宏福連續獲得“三好學生”等各類獎勵。

本科畢業后，張宏?？既胛錆h地質學院北京研究生部（現中國地質大學）礦物巖石地球化學系，師從我國巖石學學科主要奠基人和新中國地質教育的創建人之一、著名巖石學家池際尚教授，從事巖漿巖巖石學研究，獲碩士學位后回到母校西北大學地質學系任教。1995年，張宏福在英國倫敦大學攻讀地球化學博士學位。隨后在中科院地質與地球物理研究所工作。

“在大學任教的6年，對我最大的鍛煉就是每年都要到野外實測地質剖面，探尋礦藏?！边@種工作習慣已經成為一種傳統延續至今?，F在，張宏福也帶著自己的學生到全國各地現場教學。“像田野考古一樣，這是巖石學專業研究的基本功?！睆埡旮ＯＭ麑W生們能和自己一樣，練就一雙辨別巖石標本的“火眼金睛”。

“趕上了好時代！經濟社會發展到一定時期，會對某些領域的基礎研究提出強烈需求?！睆埡旮３３Ｕf自己很幸運，改革開放以來，國家不斷加大對基礎研究的支持力度，自己才得以承擔國家杰出青年科學基金、“百人計劃”“克拉通破壞”等重大或重點項目，心無旁騖做研究。“作為新時代的科技工作者只有把個人理想自覺融入國家發展偉業之中，知識才會發揮更大作用，才能最終成就一番事業。”張宏福說。

破解“克拉通破壞”之謎

1月8日，在國家科學技術獎勵大會上，由張宏福作為主要完成人之一的“華北克拉通破壞”項目獲得2017年度國家自然科學二等獎，吸引了國際地球科學界的矚目。

“克拉通”是什么？張宏福介紹說，“克拉通”源自希臘語，是指地球上最古老的大陸地塊，占大陸面積的50%—70%以上，是人類賴以生存和資源能源的主要供給場所。我國的華北克拉通自18億年前形成后，曾長期保持穩定。但是在1億多年前，華北陸塊發生了大規模構造變形、強烈的巖漿活動和沉積盆地形成，并伴有大量的金屬和油氣資源形成。同時，強烈的地震也成為華北克拉通的重要特征，比如發生在1976年的唐山大地震。

“這種現象反映了大陸演化的復雜性和多樣性，也是將地表人類生存環境與地球深部過程相聯系的紐帶?？死槭裁磿シ€定性一直未被破解，成為困擾地球科學家近百年的難題?！苯涍^多年的實地勘訪，張宏福團隊在山東方城周邊成功采集到中生代玄武巖樣品，證明了中生代是華北巖石圈減薄的關鍵時期。

此后，張宏福又發現了華北中生代玄武巖中同位素異常富集的現象，說明在中生代華北巖石圈地幔里發生了變化，最終使古生代的克拉通型地幔轉變為中生代富集型地幔，讓原本穩定的古老克拉通不再穩定。

他的研究一步步接近華北克拉通破壞的真相。2005年，他們在山東膠州發現環帶狀地幔橄欖巖捕擄體。這種極其難得的地幔捕擄體，可以看作是巖石正發生變化時被“抓取”到地表上來的。

緊接著，張宏福通過Sr-Nd和Re-Os同位素測試發現，大陸巖石圈中的地幔橄欖巖會因和某種熔體反應，性質發生改變；反應徹底的，甚至會轉變為大洋型巖石圈地幔。在系統對比了2160件樣品后，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變的主要機制，并最終導致古老克拉通破壞。他通過發現克拉通破壞的本質，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是巖石圈組成轉變的主要外部控制因素。

張宏福（右）和學生在野外科考

“從某種意義上說，巖石地球化學的研究是為其他地學專業做嫁衣的工作。”張宏福認為，雖然不能夠直接產生很大的經濟和社會效益，但它的基礎性作用和地位不能忽視、無法替代。這就要求地質人必須有“板凳甘坐十年冷”的決心和勇氣。

低頭“拉車”，抬頭“看路”

2010年，西北大學大陸動力學國家重點實驗室進入到發展關鍵期，急需一位專長于巖石地球化學研究并了解相應先進測試技術的學術帶頭人。在中科院院士張國偉極力推薦下，經陜西省“百人計劃”支持，張宏福出任實驗室常務副主任。

之后的張宏福更加拼搏，不知疲倦，幾乎是夜以繼日地工作。但他并不是一個“只低頭拉車，不抬頭看路”的人。在張宏福看來，“創新往往是一種獨辟蹊徑的大膽嘗試”。

2005年4月，作為客座研究員在日本岡山大學固體地球科學研究中心作交流時，張宏?？吹接腥藢囃凰匮芯繎糜谒h境領域的研究，覺得這種方法應該可以借鑒。于是研究團隊率先將鋰同位素應用于地幔橄欖巖的鋰同位素的研究中——此前從未有人想到用這種方法。這一開拓性的嘗試，獲得了意想不到的成果：首次發現地幔中存在明顯的鋰同位素不平衡，創新了地幔具有均一鋰同位素組成的認識方法，使中國在這一領域研究一直處于國際前沿。

在學生們眼里，“張老師天生就是干地質的”。張宏福的博士生唐歡說:“只要是出野外，他的心情一定會很好，上坡下坎，年輕力壯的學生也追不上他。”

只要是學生真正感興趣的問題，張宏福都會支持學生進行深入研究，哪怕這個問題和自己團隊的研究方向沒有關系。即便學生實驗失敗，或是被證明研究方向行不通，張宏?？偸窃频L輕地說：“沒關系，搞科研哪有不失敗的？”并勸慰學生，只要態度認真，即使是失敗也有科學意義。

多年來，張宏福耗費了大量心力培養學生，構建團隊，先后為國家培育了一批又一批的年輕巖石地球化學人才。其中二人獲得“國家杰出青年科學基金”，二人獲得“國家優秀青年科學基金”，四人獲得“侯德封獎”，一人獲得“金錘獎”。還選送了四位優秀碩士生赴美歐國家深造。

2017年參加西北大學院士新年論壇時，張宏福發言：“一個真正優秀的科學家必須有時不我待、不進則退的緊迫感和危機感。因為稍一慢下來，就有可能再也追不上了。我要繼續走好探究源自地幔深處動力的追尋之旅。不松勁，不停歇！”