祝邓晋福教授80 华诞暨从事地质工作60 周年——序言

2014-03-15 12:39莫宣学

岩石学报 2014年11期

邓晋福教授是我国著名的岩石学家和岩石大地构造学家，是中国地质大学教授、博士生导师、岩石学全国重点学科的学术带头人之一。他严谨治学，求实创新，造诣深厚，率先在中国将物理化学的基本原理引入岩浆系统的研究，在火成岩成因、壳幔深部过程、区域岩石大地构造学、岩浆作用与成矿等方面取得了卓越的系统性的成就，对我国火成岩理论及相关领域的发展做出了杰出的贡献。曾被授予全国高校先进科技工作者、地矿部系统优秀教师称号，获地矿部科技成果一等奖、部优秀教材一等奖、全国优秀科技图书奖二等奖、中南地区优秀教材专著二等奖等奖励。

邓晋福教授的主要学术成就与贡献包括以下方面:

1 开创了岩石物理化学的教学与研究工作

岩石物理化学是岩石学的主要理论基础之一，是岩石学由描述阶段发展到理论阶段的主要标志。邓晋福教授在我国首先开始火成岩系统热力学及岩石物理化学的研究生教学，培养出解放后第一批该领域的博士与硕士。编写了两部具有全国影响的教材《岩石物理化学》(内部出版)和《矿物-熔体平衡热力学》(内部出版)，在国内首次开设这两门研究生新课，影响深远，前者在正式出版时更名为《岩石相平衡与岩石成因》。20 世纪80 年代他在美国加州理工学院进修时，学习高温高压实验技术与相平衡图解的制作，完成了一些具创新性的实验成果，受到P.J. Wyllie 教授的赞赏。他将岩石物理化学应用于壳-幔构成与深部过程研究，不断发展“岩石学探针”(Petrologic probe)方法，指出它是观察深部过程，探索深部过程与浅部响应之间成生联系的重要支柱之一。他运用岩石(学)探针推断壳-幔岩石学结构，研究地壳、岩石圈、软流圈的物质组成与深部过程。运用火成岩构造组合研究大地构造环境与板块边界的性质，尤其对大洋闭合与陆-陆碰撞造山的岩石构造组合、白云母花岗岩和二云母花岗岩——陆内碰撞的岩石学记录、陆内造山钾玄岩系列——造山岩石圈与外侧克拉通岩石圈会聚的产物、造山末(或后)期A 型花岗岩类——造山带崩塌的标志等的运用，更是独到。他运用岩石(学)探针与地球物理的结合，研究了陆内造山过程与山根-岩石圈根的形成、大陆裂谷作用与地幔热柱的形成、中国大陆的形成演化与大陆动力学这样一些中国地质的根本问题，直至最后发展成大陆根-柱构造理论模型。这方面的成果，集中反映在《岩石相平衡与岩石成因》(1987)、《岩石成因、构造环境与成矿作用》(2004)中，为将火成岩成因研究建立在岩石学与数理化基础学科相结合的坚实科学基础上作出了杰出的贡献。

2 对中国东部中-新生代岩石圈减薄研究做出了开创性贡献

在池际尚院士的指导下，邓晋福教授领导团队对中国东部新生代火山岩及其深源岩石包体进行了广泛而深入的研究，获取了一大批关于岩浆起源条件的物理参数和化学参数，为提出中国东部岩石圈巨大减薄这一创新性认识奠定了扎实的科学基础。1980 年首次提出了我国东部的上地幔组成剖面;1990 年提出了中国东部上地幔的热结构扰动模型。1988 年(大陆裂谷岩浆作用与深部过程，见池际尚主编的《中国东部新生代玄武岩及上地幔研究》)和1994 年(中国东部岩石圈根/去根作用与大陆“活化”)，邓晋福先后提出华北克拉通岩石圈在新生代和中生代燕山期发生了巨大的减薄作用，包括拉伸作用引起的机械减薄和软流圈上升引起的热减薄(即岩石圈转变为软流圈)。不仅指出减薄总量在80km 以上，而且详细估算了各阶段的减薄幅度，阐述了“地台”活化的深部原因。这一方面的研究成果，集中在邓晋福等(1980，1988，1990，1994，1996)和Deng et al. (2004)等著作中。

3 提出了中国大陆根柱构造理论模型

邓晋福教授依据大量研究成果，总结出中国大陆岩石圈尺度的大地构造分区方案和对应的壳-幔岩石学结构类型及构造地球化学分类，提出了中国大陆根-柱构造模型，阐明了岩石圈-软流圈系统物质结构对于区域构造演化的重要意义。这方面的成果集中反映在邓晋福等(1994，1996)和Deng et al.(2004)等著作中。

“大陆根-柱构造”理论模型是邓晋福教授对中国和亚洲岩石圈动力学演化的总认识。其基本要点是:1)首次从岩石圈尺度进行了中国大地构造域分区，分为东部、中部、西部三个构造域。东部具有较薄的地壳和岩石圈，表明地幔上隆;中部具有正常厚度地壳与厚的岩石圈(＞200km)，代表着克拉通根的存在;西部具有加厚的地壳(约70km)和岩石圈(＞150km)，反映了造山带根的演化。2)低密度、大浮力的克拉通地幔根维持了中国中部岩石圈块体长期的构造稳定性，而西部由于较大密度岩石圈的加厚，以及造山岩石圈根最后拆沉造成的重力不稳定性，最终导致后造山伸展垮塌。挤压应力造成山脉的形成和造山根的发育，而重力垮塌产生的伸展应力则导致岩石圈和地壳减薄与相应的地势降低。3)中国大陆具有三层式壳幔动力学系统——核幔边界到400km 界面范围内的地幔重力崩塌-堆积构造层，是表壳运动(物理的和化学的)的总动力源，是亚洲大陆中生代以来不断生长扩大最根本的原因;400km 至约15km 的大陆根-柱构造层是表壳构造的驱动力系统;15km 以上的表壳块体构造层是大陆根-柱构造的表现与响应。

他通过华北地区前寒武纪花岗岩类的研究论证了华北克拉通岩石圈根的形成和性质。提出三类花岗岩组合(T1T2、T1T2G1G2、G1G2)分别代表陆壳演化的不成熟、半成熟、成熟阶段;大陆根形成于中-新太古代，具有密度低、浮力大、强度大的性质。识别出中国东部燕山期造山带内存在安第斯型及海西型两类火成岩-构造组合及相应的两种不同的岩石圈类型。安第斯型组合发育地区(东部沿海广大地区)，岩石圈减薄而陆壳增厚;而海西型组合发育地区(南岭地区)岩石圈和陆壳同时增厚。通过大别造山带岩石学结构、热结构和密度结构的论证，以及南、北大别的对比，提出含有相当数量辉长岩类的南大别大陆地壳(相当于火山型被动大陆边缘地壳)，可能实现陆壳的深俯冲，形成超高压岩石，而不需要洋壳的带动。

他还提出了用岩浆-构造事件序列推演造山过程和深部过程的PTt 轨迹的依据及方法。与变质作用一样，地质事件序列PTt 轨迹亦可划分为两种类型:顺时钟轨迹和反时钟轨迹。前者(例如，青藏高原)为:①收缩构造变形事件，②隆升初期的岩浆作用与花岗岩事件，③后造山伸展崩塌伴生的岩浆作用与花岗岩事件;后者(例如，华北燕山期)为:①幔源岩浆底侵诱发陆壳熔融产生的岩浆作用与花岗岩事件，②收缩构造变形事件，③隆升初期的岩浆作用与花岗岩事件，④后造山伸展崩塌伴生的岩浆作用与花岗岩事件。

4 提出岩石圈-软流圈系统的大灾变是成矿“大爆发”的根本动力源

从对流地幔向大陆输入的新角度，针对为什么在中国大陆内会出现大规模安第斯型成矿作用(如德兴、铜陵-九瑞等)这一科学难题进行了研究。发现中国东部燕山期四个突发性的大地质事件(岩石圈巨大减薄、大规模岩浆活动、强烈的收缩变形和成矿大爆发)在时空上密切共生，从而提出岩石圈-软流圈系统的大灾变是成矿“大爆发”的根本动力源。论证了德兴、铜陵-九瑞等地区与大洋俯冲有关的活动大陆边缘有相似的深部环境，所以中国大陆内部也可以产生安第斯型的Cu(Au-Ag)成矿作用。

以铜陵Cu-Au(Ag)大型矿集区为例，提出了识别“岩浆-流体-成矿系统和亚系统”的标志。据此，在铜陵地区识别出9 个亚系统，长江中-下游地区识别出与铜铁成矿带有关的8 个系统，提出火成岩构造组合类型和性质制约矿床(田)内优势矿种的发育，壳底岩浆房和壳内岩浆房分别控制系统和亚系统的形成及其分布。由此提出，铜陵及长江中下游成矿带的深部有巨大的资源潜力。

5 编制完成我国第一幅1∶250 万侵入岩大地构造图，为全国矿产资源潜力评价工作做出重要贡献

以岩石构造组合为切入点，提出了5 个指相(意义的)侵入岩构造组合、岩浆弧的组成极性与洋俯冲方向、独立侵入(岩)弧、复合侵入(岩)弧、主体弧、残留弧、叠加弧等概念及其识别标志，编制完成了我国第一幅1∶250 万中国侵入岩大地构造图，为全国矿产资源潜力评价工作做出了重要贡献。