趙國春院士:南渡北歸重建超大陸—新聞—科學網

 

2019年11月在西北大學地質系工作

2003年12月在德國美因茨大學做電子探針刊物成分分析

 

2010年6月在南非林波波帶野外工作

       

 2009年5月趙國春與張國偉院士在河南登封進行野外工作

「此次當選為中國科學院院士， 感到一方面是對自己學習、研究地質學成果的認可，另一方感到是肩上的責任更大了，以此為契機要為國家作出更大貢獻，主要培養人才並把他們推向國際舞臺。」2019年當選中國科學院院士、香港大學—西北大學趙國春教授接受《中國科學報》採訪時由衷說，「我要盡全力為西北大學做好工作，為西部發展作出貢獻。」

從遼寧省岫巖縣鄉村走出的新科院士趙國春，一見面給人就是東北人的實在、質樸，又有學者的謙虛、彬彬有禮。

由一個山村讀書開竅晚的「奇葩」到澳洲科廷大學博士

遇到好老師和興趣是我取得今天這點學術成績的關鍵。——趙國春

1961年8月7日生於遼東半島北部遼寧省岫巖滿族自治縣韭菜溝鄉的趙國春，跟其他孩子一樣，7歲上村裡小學。但性格一直執拗且有點「不開竅」，老師講「1+1=2」，他一直追問「為什麼」，老師覺得他智力有問題，就不太待見他。讓他哥哥他領回去，說他不適合上學。

回家「逃避」了兩年的趙國春，到10歲才又重新入學。

此次跟別的孩子比，也大的多了，腦子也就開竅了，反應什麼問題，確實有些奇怪想法而且蠻快，成了受老師重視的孩子王，受激勵，每次都考班裡第一名，由鄉裡又一路考到縣裡的重點高中。

「上世紀70年度末的岫巖縣當時窮，我們家也很窮！但是，縣委這些領導對教育很重視，全縣當時就一幢最好的4層高樓，那就是縣高中教學樓。至今還覺得教室的玻璃窗戶非常大！」 趙國春追憶講， 「特別是縣上當時在1979年就能給我們學生裡面家庭特別困難的同學每月給8塊錢獎學金！當時的8塊錢，什麼概念？我一個月吃飯6塊錢就夠了，還能剩兩塊錢！一個月存1塊錢。那時一個月有幾角餘錢就不得了！然而我還能剩兩塊錢。所以，我就對家鄉特別感激！」

為此， 11月22日，趙國春到北京接受中科院院士證書後，第一個給家鄉打電話並接受家鄉媒體採訪！

「我確確實實很感激家鄉人民的養育，努力為國家能夠有所貢獻！」

趙國春考大學填報的前三個志願都是地質，第一是東北大學工學院，第二是長春地質學院，第三個是武漢地質學院，最終被長春地質學院錄取。

「遠看像要飯的，近看才知道是地質勘探的。」到了學校，有學長說這是地質人的寫照。

「我當時就灰心了，想回去補習一年來年重新考一個大學的專業。」但大學第一節課讓趙國春打消了這種念頭，當時陳琦老師講的是《普通地質學》，提及地質學，不僅研究地球的形成和不同階段的發展，還要研究整個太陽系。對他啟發特別大！陳琦把整個地質學的概念和研究什麼講的簡明、生動、有趣！

趙國春此刻知道了地質學院不僅僅教如何認識與研究地球，而是研究、認知整個太陽系裡的這些固態星球是怎麼形成的？它們什麼時間形成？在不同階段它們是怎麼演化的？地球這個星球在太陽系裡它現在處於什麼樣一個位置，如何變化及趨勢？ 地球的青年期、壯年期、老年期...... 讓他感覺到宇宙的浩瀚和人類的渺小，他覺得地質學太有趣了，充滿了要探究的太多神奇。

「我非常感激長春地質學院我母校的許多老師，是他們激發了我對研究地球的興趣。」 趙國春說。

興趣是最好的老師和進步的動力。在大學4年裡，趙國春說受益最大就是學習英語的進步！一般從農村考上大學的學生在當時的大學裡，外語都不是特別好。當時，大學一位地質專業老師告訴他，地球科學跟其他學科不一樣，其他學科可能有地域的概念，但地質學是研究整個星球，你研究整個星球，你只掌握中國這些地質資料是遠遠不夠的！還要是其他地區這些資料，那麼其他這些資料，它不可能用漢語來寫。所以，你們一定要把英語學好。

從那以後他抓緊學英語，第二年，就從大學的英語慢班跳到快班了。

「地質學專業不像數理化類必須天賦好，只要勤奮努力，專注於一個領域，帶著興趣去鑽研，找到尚未解決的科學問題去攻克，就一定會有所收穫。解決一個小問題，對地球科學都是很大的推動。」每天，除了複習老師講的專業知識，趙國春還會泡在圖書館裡找各種相關書籍閱讀，同時看一些英文資料，看得越多他對地質學的興趣就越大。

人類生存的地球已經有近46億年的歷史，但至今還未完全搞明白地球早期大陸是如何形成的。

趙國春自讀研究生開始在專業上主要有兩個興趣：一個是地球早期大陸是如何形成的，趙國春把它稱為「前板塊構造」階段；另一個就是出現了板塊構造後，板塊之間相互俯衝碰撞，當幾乎所有大陸板塊拼合在一起就形成了超大陸，那麼地球歷史上發生了多少次所有大陸板塊拼合在一起形成超大陸？它們是什麼時間、怎樣拼合的？

1995年，世界著名地質學家 澳大利亞科廷大學Simon Wilde教授來長春地質學院講學，剛讀博士的趙國春因專業和英語都較優秀而被學院安排當翻譯。課後，趙國春與Simon Wilde教授談了他的一些關於華北古陸形成於演化的想法， 得到Simon Wilde教授的賞識，他建議趙國春去他所在大學讀博士，「我當時還以為他只是說說而已，沒想到幾個月後他就將博士申請材料寄給我。」1996年7月，趙國春前往澳大利亞科廷大學讀博，時年已35歲。

大家大概知道，我們目前生活的古老大陸，基本上都是25億年前形成的，但是多數人認為板塊構造在30億年之後才在地球上出現，這就說明一些大陸的形成可能並不是在板塊構造環境下形成的。

那麼大陸是如何形成的，目前仍然還不清楚。

歷經反覆磨難才被認同重視的更早時期超大陸創新觀點

創新觀點最初萌發於國內讀研期間。——趙國春

趙國春地質學研究方向為前寒武紀地質學、變質巖石學、超大陸演化，也在這一領域取得了重大發現。

但是，這些創新認識到巖石標本的試驗分析、驗證，發表論文及獲獎等被世界上同學科權威認同經歷了艱難曲折的過程。

「雖然有很多學說，但沒有一家學說能像板塊構造學說出現以後，將所有地球理論都統一起來。那麼板塊構造出現之前該如何解釋大陸的形成呢？」趙國春對此很感興趣。

趙國春在長春地質學院讀變質巖專業碩士，其導師是國內著名變質巖石學家賀同興教授。賀教授安排趙國春去冀東太平寨地區研究高級變質巖石成因，他的碩士論文成果發表在《巖石學報》、《礦物巖石學雜誌》等國內主流巖石礦物學刊物上，使他1992年被地礦部破格晉升為副教授，是當時長春地質學院最年輕的副教授之一。趙國春1988年碩士畢業時想要出國深造，但一直沒有機會出去，工作到1994年才決定放棄出國而在長春地質學院讀著名變質地質學家盧良兆教授的博士，繼續研究變質巖，研究範圍也從冀東擴展到整個華北地區。一個意外發現激發了他的興趣：他發現冀東地區和恆山地區的高級變質巖（麻粒巖）的礦物組合基本一樣，但結構卻不同。如冀東地區紅色的石榴石是圍繞著長石和輝石生長，稱為「紅眼圈」結構，而恆山地區則是白色的長石與輝石交生體圍繞石榴石生長，稱為「白眼圈」結構，到了內蒙古武川又出現「紅眼圈」結構。

他曾讀過的外文文獻告訴他，這種區別反映出不同的構造過程，具有「紅眼圈」結構的麻粒巖，一般反映地幔巖漿垂向上升（底侵），而具有「白眼圈」結構的麻粒巖則反映板塊構造體制下的俯衝折返的構造過程，如中國的喜馬拉雅山、秦嶺—大別和歐洲的阿爾卑斯山的形成過程。

「後來發現華北中部不只是恆山地區有「白眼圈」結構變質巖，宣化、懷安、五臺、阜平、贊皇、太華等地區都有這樣結構的變質巖。所以我覺得華北中部地區應該不屬於穩定的『克拉通』。」趙國春再結合該區存在的多期褶皺變形、大規模韌性剪切帶、鞘褶皺、礦物拉伸線理、構造混雜巖、弧巖漿巖石、前陸盆地等地質事實，提出：華北中部帶應該是喜馬拉雅型陸-陸碰撞造山帶。

據此，當時趙國春將華北克拉通基底劃分為三塊：東部陸塊、西部陸塊和位於二者之間的中部碰撞帶，並認為華北克拉通基底是由東、西陸塊沿中部碰撞帶拼合而成。

這一結論顛覆了本領域以前的「華北克拉通具有統一結晶基底」的傳統觀點。

「但我得出的這種結論當時不被國內一些同仁權威所接受，論文也就沒有機會發表。」

澳洲科廷大學讀博期間提出更早時期超大陸觀點。——趙國春

在澳大利亞科廷大學讀博期間，大約形成於10億年的「羅迪尼亞（Rodinia）」超大陸成為地學界一個研究熱點，科廷大學、西澳大學、德克薩斯大學Austin分校、耶魯大學和哈弗大學一些教授組織成立了一個研究該超大陸的構造研究中心，吸引全球最好的超大陸研究學者來重建羅迪尼亞超大陸。「這個中心經常組織學術討論會，是我有機會對超大陸方面的知識有所了解」，趙國春講述。

參加這些學術活動使趙國春意識到超大陸的聚合會形成全球規模的喜馬拉雅型的大陸碰撞造山帶，如10億年前羅迪尼亞超大陸的聚合全球規模的格林威爾期碰撞造山帶的形成。趙國春由此聯想到他所正在研究的華北中部碰撞造山是什麼時間形成的？是否也具有全球性？

趙國春藉助科廷大學的高分辨離子探針質譜計(SHRIMP)進行微區變質鋯石年齡測試。定年結果表明，華北中部帶的變質巖年齡大概在19-18億年，與東、西陸塊所獲得的25億年變質年齡差異巨大！而傳統觀念認為華北克拉通基底普遍都遭受25億年變質作用。

趙國春據此提出：華北克拉通基底是由東、西陸塊在19-18億年沿中部帶碰撞拼合而成，華北中部帶是一個早元古代19億~18億年陸—陸碰撞帶。

「那麼全球其他地方是否也有這樣的碰撞造山帶呢?」帶著這個問題，趙國春讀了大量文獻，結果讓他非常吃驚，幾乎所有的大陸都存在21億~18億年陸—陸碰撞造山帶，大概有27條，所以21億~18億年陸—陸碰撞造山事件具有全球性，很可能形成一個比羅迪尼亞超大陸更早的超大陸。

「我當時非常興奮，就把這一發現告訴了我的博士導師，他們讓我收集相關的古地磁資料，看看是否支持我的看法。」結果發現，古地磁資料支持很多大陸塊體在羅迪尼亞超大陸聚合前就已在一起，支持一個「前羅迪尼亞超大陸(Pre-Ro-dinia)」的存在。趙國春認為全球規模的21億~18億年碰撞造山事件導致了地球上當時所有大陸塊體相互拼合而形成一個「前羅迪尼亞超大陸」。

1999年8月，趙國春把寫好的有關這個「前羅迪尼亞超大陸」文章投到國際地學一流刊物《Earth-Science Reviews》發表，一年後（2000年8月）收到兩份評審意見，其中一份評審意見非常認同他的論點，但另一份評審意見非常不同意存在一個比羅迪尼亞超大陸更老的超大陸，從而導致他的這篇文章遲遲不能發表，最後甚至被退稿。直到2002年1月，美國北卡羅大學John Rogers教授在剛創刊不久的《Gondwana Research》刊物上組織出版了一本有關前早—中元古代超大陸（即前羅迪尼亞超大陸）的專輯，提出了和趙國春相同的觀點。他隨即把專輯有所文章都複印下來並寫了一封長信寄給《Earth-Science Reviews》主編，告知不只他一人支持前羅迪尼亞超大陸的存在，其他學者也從不同方面證實該超大陸的存在。

「但我的文章是對該超大陸存在證據做了最全面的論證和總結」。趙國春至今談起來也是自信滿滿。幸運的是，在2000年第15屆澳大利亞地質學會年會的大會報告論文及摘要集上，刊發趙國春的這篇文章的摘要。也正是這篇摘要的存在才使他2014年有機會以原創性成果「華北克拉通早元古代拼合與Columbia超大陸形成」獲得國家自然科學二等獎。

期刊主編收到趙國春的信件後，兩周以後就發表了他的文章。但是，他現在都不明白：期刊當時為什麼把文章接收日期改為2002年1月15日，兩周後（2002年1月31日）就接受發表。實際上，文章是1999年接收送審的。

當然，隨後趙國春又在此方面的國際權威期刊發表了多篇研究論文，均成為此方面的被引用的高頻次經典文獻。趙國春也成為澳大利亞科廷大學第一位將其發表的文章裝訂成博士論文而不再另寫畢業論文答辯的博士生，他因此還獲科廷大學優秀博士論文獎。

ISI科學引文索網（Web of Science）顯示，截止2019年3月，趙國春所發表的320餘篇學術論文他引次數高達30,368餘次，在全球3739名高被引（首1%）地質學家中排名第15位。2014-2019年，趙國春每年入選瑞安/湯森-路透高被引科學家（Highly Cited Researchers）。

趙國春的兩項原創性重要研究成果是：（1）在華北發現了19-18億年喜馬拉雅型陸-陸碰撞帶,並提出華北基底是由若干微陸塊在早元古代拼合而成；（2）率先提出全球大陸在21-18億年期間相互拼合形成一個超大陸,並建立了該超大陸的重建模型。

「我這次能夠當選院士，反映國內地質界對這這些原創性成果的認可。」趙國春說。

情系大陸構造，回報西大熱土

科學是一定無國界的，但是每個科學家是有國家的。——趙國春

西北大學在這方面是非常得天獨厚的。談及受邀來到西北大學開展研究工作的原因，趙國春說：「我來西大是奔張國偉院士來的，他在大陸構造研究方面有很高造詣，我一直很敬仰他。

2009年5月趙國春和張國偉一起去河南登封出野外，兩人在野外討論了很多大陸構造問題，並對許多問題有一致的看法，如都認為板塊構造能夠很好地解釋大洋和洋-陸轉換帶的地質問題，但卻不能很好地解釋古老大陸形成與演化的一些地質問題。2010年9月，兩人又一起討論以「Pangea的東亞重建為題申請國家自然基金重大項目，這個項目2011年獲批。自從2012年這個基金重大項目啟動以來，趙國春每年有3-4個月時間在西北大學工作。在這期間，西北大學校級領導和西北大學地質系領導對他的工作和生活給予極大的支持和照顧，「西大從領導到老師上下齊心協力、自強不息、奮發圖強一股不服輸爭全國高校一流前列的勁頭和大刀闊斧的改革力度也讓我感動，也是我願意紮根於西大的原因。」

除了往返於香港大學和西北大學從事教學科研，趙國春於2014年當選為美國地質學會會士，2016年獲得29屆Khwarizmi國際獎一等獎和香港大學傑出研究者獎， 2017年獲得教育部頒發的長江學者講座教授，2018年獲發展國家世界科學院TWAS地球科學獎，目前擔任國際主流SCI刊物《前寒武紀研究》主編。

「一些學生在他們自己的研究領域造詣比我還高，我從學生那裡學了很多東西。現代科學研究成果的取得常常不是一個人能完成的，必須要有互相幫助、互相扶持的團隊精神。」趙國春說，在科研方面，學生們給了他很大的幫助。

在工作任務非常重的情況下，白天時間他基本都用來教學科研，刊物稿件一般是利用晚上時間來處理。