张宏福破译大陆演化的奥秘

撰文/张瑞芬 摄影/马骞 朱坤显

张宏福在西北大学2018院士新年论坛上发言

地球科学艰深复杂，研究条件艰苦，难出成果。多年来，张宏福深耕于地球科学领域，取得了一系列原创性的研究成果。在研究中，他坚持理论创新与实验技术研发相结合，率先将非传统稳定同位素应用于地幔地球化学研究中，开辟了岩石圈地幔演化研究新途径，在地幔地球化学领域取得了多项创新性成果，推动了学科的发展。

张宏福现任西北大学大陆动力学国家重点实验室副主任，博士生导师。主要从事大陆岩石圈地幔地球化学研究，以深源岩石及其捕虏体为对象，探索岩石圈与软流圈相互作用机理，揭示岩石圈演化过程中的制约因素。他首先将新兴的非传统稳定（Li-Fe-Mg）同位素应用于我国岩石圈地幔演化的研究中，更好地限定了参与橄榄岩反应熔体的组成和来源。曾获国家杰出青年科学基金、国家自然科学二等奖和中国科学院杰出科技成就奖。

探寻大陆演化的奥秘

大陆的演化是地球科学的根本性重大科学问题。我国大陆的独特性使其成为研究大陆演化的理想地区。我国东部地区显生宙时期强烈的岩浆活动、岩石圈的巨厚减薄，甚至含能源盆地的形成都是壳幔物质交换的结果。然而，引起如此强烈壳幔物质交换的深层原因一直是困扰着地球科学家们的难题。

大陆内部古老的岩石，记录着地球的早期形成和演化。多年来，张宏福通过对深源岩石及其捕虏体的跨时代、跨区域对比研究，创新性提出并系统论证了橄榄岩—熔体相互作用是大陆深部物质和能量交换的内在机理。他通过橄榄岩Sr-Nd和Re-Os同位素研究，揭示了华北岩石圈地幔显生宙以来经历了2次重大转变：先从古生代典型克拉通型转变为中生代富集型地幔，再转变为晚中生代以来大洋型地幔。在这个过程中，他将华北与全球克拉通（大陆地壳上长期稳定的构造单元，即大陆地壳中长期不受造山运动影响，只受造陆运动发生过变形的相对稳定部分，常与造山带对应）的2100余件样品系统对比，证明橄榄岩—熔体相互作用在全球大陆岩石圈地幔中普遍存在，并根据同位素的变化，揭示出不同地区相互作用程度的差异。值得一提的是，张宏福通过一套珍贵的具有环带状结构的橄榄岩样品，直接从岩石学上证明了橄榄岩—熔体相互作用是导致大陆岩石圈组成转变的内在机理。

开辟岩石圈地幔演化研究新途径

大陆由稳定的克拉通和相对活动的造山带构成。大规模熔体活动造成的岩石圈组成和性质的变化是稳定克拉通被破坏的根本原因。但是，熔体来自哪里？是什么原因引起的？这些问题令科学家们费解。

张宏福以岩石学记录的构造事件为切入点，发现克拉通的破坏与周边造山带的形成和演化密切相关，率先提出并论证了克拉通周边板块的俯冲和碰撞作用造成的熔/流体活动是克拉通深部物质和能量交换的一级外部控制因素。通过研究，他发现全球古老克拉通周缘造山带的持续活动引起的大规模熔体上侵是克拉通破坏的关键。当熔体活动较弱时，难以造成克拉通实质性破坏，比如南非Kaapvaal和加拿大Slave克拉通。地幔交代作用是地球内部的一种化学变化，是当前地学研究的热点和难点。张宏福通过大量研究证据，揭示了大量的软流圈熔体与古老方辉橄榄岩反应能够形成相对年轻的二辉橄榄岩的事实，改变了科学界对地幔交代作用的传统认识。

向学生讲解地质实验情况

非传统稳定同位素（Li-Fe-Mg）是近年来新兴的同位素示踪方法，张宏福开拓性地将其应用于大陆岩石圈演化研究中，开拓了大陆研究的新领域，培养了一批同位素（Li-Fe-Mg）青年研究人员。多年来，张宏福在基础研究领域收获颇丰。据统计，他取得多项研究成果并发表论文189篇，其中SCI收录152篇。

张宏福说：“学校各方面的支持，是我做研究的坚强后盾，张国伟、舒德干院士始终为我的前行指引方向，校领导、相关部门和院系的大力支持及通力合作成就了今天的我。”张宏福表示，国家的发展进入了新时代，西北大学地质学科也进入了“一流学科”建设。“在学术上，我会做好相关的科研工作，今后的几年，将更多关注秦岭地区的工作；在人才团队建设和培养上，我也将尽力发挥自己的价值。”

向学生传授科学知识

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