科技創新人物|曾令森:抽絲剝繭揭秘地殼演化

2020-11-22 澎湃新聞

他

醉心於基礎地學研究

用18載光陰

驗證了國際地學界的

三大猜想

2020年8月，曾令森（右）在西藏魯朗地區採集樣品。

他的部分研究成果

改變了

學術界的慣常認識

引起了

國際基礎地學界的關注

中國地質調查局傑出青年科技工作者 曾令森

這些研究

既枯燥又具有挑戰性

其難度仿若繭中抽絲

然而

他依然堅守初心

用豐碩的研究成果

回饋祖國

他是中國地質調查局的一員

傑出青年科技工作者

曾令森

曾令森：抽絲剝繭揭秘地殼演化

他，醉心於基礎地學研究，在18年時間裡驗證了國際地學界的三大猜想，其中對在喜馬拉雅造山帶和蘇魯超高壓變質帶發生地殼熔融作用的研究成果，改變了學術界此前的慣常認識。他，就是來自中國地質調查局地質研究所的中國地質調查局傑出青年科技工作者曾令森。

為地學界三大猜想找到證據

早在1984年，國際地學大師瓦森（E.B. Watson）和哈裡森（M. Harrison）就提出了「變質巖部分熔融存在高度釹（Nd）同位素不平衡現象」的猜想，但可惜的是一直沒有獲得關鍵證據。而為這一猜想提供證據的就是曾令森。

曾令森1991年從南京大學地球科學系構造地質與地球物理學專業畢業後，一直醉心於基礎地學研究。1998年，曾令森到美國加州理工學院地質與行星科學系學習，以美國內華達巖基為主要研究基地，應用野外實測和理論模擬相結合的方法，發現了變質巖部分熔融高度釹（Nd）同位素不平衡的現象，在系統研究後構建出符合地質情況、較簡潔的理論模型，解釋了變泥質巖部分熔融作用中銣—鍶（Rb-Sr）和釤—釹（Sm-Nd）同位素系統耦合行為，從而使這一猜想正式上升為基礎地學的一大理論。2008年，澳大利亞出版的由麥考瑞大學弗農教授和雪梨大學克拉克教授聯合編寫的《變質地質學》教科書，將這項基礎地學研究成果收錄其中。

2004年學成回國後，曾令森將目光鎖定國際基礎地學研究的兩大熱點：喜馬拉雅造山帶和蘇魯超高壓變質帶。以這兩條典型碰撞造山帶為基地，系統研究超高壓至地殼溫壓條件下，地殼物質部分熔融的巖石學和地球化學特徵，探討部分熔融作用的構造物理學和地球化學效應，僅用5年就證實了地學界對兩大造山（構造）帶存在多年的兩大猜想：在喜馬拉雅造山帶，碰撞造山早期也有熔融事件發生；在蘇魯超高壓變質帶，可以發生熔融作用。這兩項研究成果，改變了學術界此前的慣常認識，引起國際基礎地學界的關注。

2011年，曾令森的論文《藏南北喜馬拉雅穹窿中始新世高Sr/Y比花崗巖：增厚下地殼熔融作用》在《地球與行星科學通訊》上發表後，即成為SCI高被引論文之一。《地球與行星科學通訊》在收到他關於蘇魯超高壓變質帶的論文後，居然發現找不到足夠有類似研究經歷的審稿人。最後，還是《科學通報》主編、中國科學院院士鄭永飛推薦其他專家審閱後，曾令森的這一研究成果才得以面世，並引發了多人的後續研究。

初心不改探求地球本源

人類雖然生活在地球上，但對地球的許多認知仍較淺顯。而正是這許許多多的未知，令地質科學充滿魅力。曾令森坦言，自進入南京大學後，就一直對探求地球本源有著濃厚的興趣。

他以自己的研究重點——地殼熔融研究為例進行了說明。熔融一般發生在地殼5公裡以下、最低溫度650攝氏度的區域，是大陸地殼活動和演化的一個重要過程。經過重要元素遷移、富集和揮發份（如二氧化碳）的釋放或捆綁，發生過部分熔融的巖石是了解、洞悉地殼巖石學和地球化學過程的最直觀對象。地殼熔融作用的研究，在解譯大陸地殼地球化學特徵的形成機理、限定古老地質構造背景、生物演化的地質環境等方面都起著關鍵作用。

這種研究既枯燥又具有挑戰性，除要在野外找到帶有熔融證據的樣品外，還要對樣品進行細緻加工，然後再通過實驗手段對其進行地球物理、地球化學和巖石學的分析。最後，還要釐清各實驗數據間的關係，整個過程的難度不亞於繭中抽絲。

對曾令森的變質巖部分熔融高度存在釹（Nd）同位素不平衡現象這一科研成果，美國科學院院士、著名實驗巖石學家瓦森評價：「不僅是一創新性的貢獻，還是後續研究的榜樣。」《變質地質學》期刊前主編布朗教授在慶祝美國地質學會成立125周年和皇家地質學會成立200周年的有關花崗巖研究進展的評述中，亦將其列為當時國際花崗巖研究的重要進展之一。

回國後，曾令森堅守基礎研究的初心，用豐碩的研究成果回饋養育他的祖國：發現了石榴子石的溶解行為如何影響花崗質巖漿的元素和放射性同位素的組成，證實了在含水部分熔融過程中榍石（含鈦矽酸鹽礦物）確實是調製熔體重要微量元素和釹（Nd）同位素的重要副礦物，確定了變沉積巖含水部分熔融和脫水部分熔融形成的淡色花崗巖的元素和放射性同位素（Sr-Nd-Hf-Pb）組成的差異，其中獨居石（磷酸鹽礦物）和鋯石（鋯矽酸鹽礦物）的差異溶解作用是控制地殼深熔熔體鉛（Pb）同位素組成的關鍵因素。

近年來，他在喜馬拉雅造山帶印度—歐亞大陸碰撞前的構造和物質組成、藏南新生代地殼厚度的變化及深部構造過程、中下地殼物質部分熔融作用對稀有金屬成礦控制等方面也取得了階段性成果，目前正在建立理論模型，將回答哪種地殼部分熔融反應更有利於稀有金屬成礦等關鍵問題。

期待更好的基礎研究環境

基礎地學研究需要甘於坐冷板凳，但只要出了原創性成果，在人類解決自身發展面臨的資源、環境問題上卻意義重大。

比如，地殼熔融研究本身就很難取得成果，就算有所突破，也會因難懂的專業詞彙而讓人難以理解，更難走進普通公眾的視野。但其研究成果對深部找礦、礦產成因、成礦規律等研究卻具有重要的指導意義。

「無論是從我國地學進步，還是從地學支撐經濟社會發展的角度看，國家都應採取切實措施營造更好的基礎研究環境。」曾令森說。

就如何營造好的基礎研究環境，曾令森建議，一方面，要營造良好的基礎研究氛圍。與應用研究不同的是，基礎研究與應用轉化、形成經濟效益還有相當距離。因此，即使國家出臺了鼓勵科技人員兼職、以專利創業等諸多支持政策，基礎研究人員仍難以享受。要讓科技人員心無旁騖地醉心於基礎研究，就必須從薪酬、社會地位等多方面想辦法。

另一方面，要加大基礎地學研究的資助力度。一是要在各項重大科研計劃中，列出一定比例的基礎研究項目或經費。二是在相關基礎研究項目研究周期結束後，自動安排後續或深化研究項目，以保持基礎研究的持續穩定。三是可探索基礎研究委託制，建議自然資源部和中國地質調查局每年梳理國際、國內重大地學基礎地質問題，設立相關研究項目，與財政部協調後將項目委託給研究成果突出、誠信度高的基礎研究人員。

來 源：中國自然資源報

制 作：i自然·政務新媒體團隊

記 者：於德福

編 輯：杜瀟詣、嶽澤光（實習）

初 審：程秀娟

審 核：湯小俊

審 籤：周 星

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