Top

专访陕西新晋院士赵国春:昔日"不开窍"男孩缘何走上科学路?

来源:华商网-华商报 时间:2019-12-02 07:28:30 编辑:杨蓓蕾 作者:赵瑞利 赵彬 版权声明

← 点击大图左右可翻页 →

1135319.jpg

  一个问题研究引发新科学问题

  重大发现一开始并未得到肯定

  赵国春硕士读的是变质岩专业,这是长春地质学院最好的专业,他在硕士期间研究华北大陆。1988年硕士毕业,赵国春本来想要出国深造,但一直没能出去,工作到1994年才决定在国内读博士,继续研究变质岩。研究范围也从冀东扩展到五台山、恒山地区,一个意外发现激发了他的兴趣:他发现两地的岩石成分基本一样,但结构却不同。如冀东地区红色的石榴石是围绕着长石和辉石生长,称为“红眼圈”结构,而五台-恒山地区则是白色的长石与辉石交生体围绕石榴石生长,称为“白眼圈”结构,到了内蒙古武川又出现“红眼圈”结构。

  他曾读过的外文文献告诉他,这种区别反映出不同的构造过程,具有“红眼圈”结构的麻粒岩(一种高级变质岩)一般反映地幔岩浆垂向上升(底侵),而具有“白眼圈”结构的麻粒岩则反映板块构造体制下的俯冲折返的构造过程,如中国的喜马拉雅山、秦岭-大别和欧洲的阿尔卑斯山的形成过程。

  “所以我觉得华北中部五台-恒山地区应该不属于稳定的‘克拉通’。”再结合该区存在的多期褶皱变形、大规模韧性剪切带、鞘褶皱、矿物拉伸线理、构造混杂岩、弧岩浆岩石、前陆盆地等地质事实,赵国春提出华北中部带应该是喜马拉雅型陆-陆碰撞造山带。只是当时他们在华北中部带没有发现超高压岩石,直到2017年,北大许成教授终于在华北中部找到了超高压榴辉岩,这样,就验证了华北中部带具有喜马拉雅、秦岭-大别和欧洲的阿尔卑斯典型碰撞造山带地质特征。

  赵国春据此得出结论:可以将华北克拉通基底划分为三块,分别是东部陆块、西部陆块和位于二者之间的中部碰撞带,并认为华北克拉通基底是由东、西陆块沿中部碰撞带拼合而成。这一结论颠覆了以前的“华北克拉通具有统一结晶基底”的传统观点,“但我当时得出的这种结论不被我的导师和同行们所接受,因而没有机会发表。”

  赴澳洲研究超大陆

  提出更早时期超大陆

  1995年,澳大利亚科廷大学Si-mon Wilde教授来长春地质学院讲学,学院安排赵国春当翻译,沟通交流时他们聊得很投机,Simon Wilde建议赵国春去他所在大学读博士,“我当时还以为他只是说说而已,没想到几个月后他就将博士申请材料寄给我。”1996年7月,赵国春前往澳大利亚科廷大学读博,当时35岁。

  在科廷大学读博期间,大约形成于10亿年的“罗迪尼亚(Rodinia)”超大陆成为地学界一个研究热点,科廷大学、西澳大学、德克萨斯大学Austin分校专门成立了一个研究该超大陆的构造研究中心,吸引全球最好的超大陆研究学者来重建罗迪尼亚超大陆。中心经常组织学术讨论会,让赵国春有机会对超大陆方面的知识有所了解。

  “通过参与这个研究中心各种学术活动,使我了解到全球规模陆-陆碰撞造山带对于认识超大陆聚合过程的重要性。”赵国春说,罗迪尼亚超大陆就是通过10亿年前全球规模的格林威尔期碰撞造山事件中聚合的,而他此前研究的华北中部带也是一个典型的陆-陆碰撞造山带,是由华北东、西陆块碰撞而成,只是碰撞时间还没有确定。赵国春所在科廷大学正好有高分辨离子探针质谱计(SHRIMP)可以微区测试变质锆石年龄。定年结果表明,华北中部带的变质岩年龄大概在19-18亿,和东、西陆块所获得的25亿年变质年龄差异巨大,而传统观念认为华北克拉通基底普遍都遭受25亿年变质作用。赵国春据此提出华北克拉通基底是由东、西陆块在19-18亿年沿中部带碰撞拼合而成,华北中部带是一个早元古代19-18亿年陆-陆碰撞带。“那么全球其他地方是否也有这样的碰撞造山带呢?”带着这个问题,赵国春读了大量文献,结果让他非常吃惊,几乎所有的大陆都存在21—18亿年陆-陆碰撞造山带,大概有27条,所以21—18亿年陆-陆碰撞造山事件具有全球性,很可能形成一个比罗迪尼亚超大陆更早的超大陆。

  “我当时非常兴奋,就把这一发现告诉了我的博士导师,他们让我收集相关的古地磁资料,看看是否支持我的看法。”结果发现,古地磁资料支持很多大陆块体在罗迪尼亚超大陆聚合前就已在一起,支持一个“前罗迪尼亚超大陆(Pre-Ro-dinia)”的存在。综合所有这些发现,赵国春认为全球规模的21-18亿年碰撞造山事件导致一个“前罗迪尼亚超大陆”的聚合。

  1999年8月,赵国春把写好的有关这个“前罗迪尼亚超大陆“文章投到国际地学一流刊物《Earth-ScienceReviews》发表,一年后(2000年8月)收到两份评审意见,其中一份评审意见非常认同他的论点,但另一份评审意见非常不同意存在一个比罗迪尼亚超大陆更老的超大陆,从而导致他的这篇文章迟迟不能发表,最后甚至被退稿。直到2002年1月,美国北卡罗大学JohnRogers教授在刚创刊不久的《GondwanaResearch》刊物上组织出版了一本有关前早-中元古代超大陆(即前罗迪尼亚超大陆)的专辑,提出了和赵国春相同的观点。他随即把专辑有所文章都复印下来并写了一封长信寄给《Earth-Science Re-views》,告诉主编不只他一人支持前罗迪尼亚超大陆的存在,其他学者也从不同方面证实该超大陆的存在,但他的文章是对该超大陆存在证据做了最全面的总结。幸运的是,早在2000年第15届澳大利亚地质学会年会上,赵国春曾发表过这篇文章的摘要,正是这篇摘要才使他2014年有机会以原创性成果“华北克拉通早元古代拼合与Columbia超大陆形成”获得国家自然科学二等奖。

  赵国春的两项原创性重要研究成果是:(1)在华北发现了19-18亿年喜马拉雅型陆-陆碰撞带,并提出华北基底是由若干微陆块在早元古代拼合而成;(2)率先提出全球大陆在21-18亿年期间相互拼合形成一个超大陆,并建立了该超大陆的重建模型。

  “我这次能够当选院士,反映国内地质界对这两项原创性成果的认可。”赵国春说。


来源:华商网-华商报

相关热词搜索: 赵国春 超大陆 华北克拉通

Top