張宏福破譯大陸演化的奧秘

撰文/張瑞芬 攝影/馬騫 朱坤顯

張宏福在西北大學2018院士新年論壇上發言

地球科學艱深復雜，研究條件艱苦，難出成果。多年來，張宏福深耕于地球科學領域，取得了一系列原創性的研究成果。在研究中，他堅持理論創新與實驗技術研發相結合，率先將非傳統穩定同位素應用于地幔地球化學研究中，開辟了巖石圈地幔演化研究新途徑，在地幔地球化學領域取得了多項創新性成果，推動了學科的發展。

張宏福現任西北大學大陸動力學國家重點實驗室副主任，博士生導師。主要從事大陸巖石圈地幔地球化學研究，以深源巖石及其捕虜體為對象，探索巖石圈與軟流圈相互作用機理，揭示巖石圈演化過程中的制約因素。他首先將新興的非傳統穩定（Li-Fe-Mg）同位素應用于我國巖石圈地幔演化的研究中，更好地限定了參與橄欖巖反應熔體的組成和來源。曾獲國家杰出青年科學基金、國家自然科學二等獎和中國科學院杰出科技成就獎。

探尋大陸演化的奧秘

大陸的演化是地球科學的根本性重大科學問題。我國大陸的獨特性使其成為研究大陸演化的理想地區。我國東部地區顯生宙時期強烈的巖漿活動、巖石圈的巨厚減薄，甚至含能源盆地的形成都是殼幔物質交換的結果。然而，引起如此強烈殼幔物質交換的深層原因一直是困擾著地球科學家們的難題。

大陸內部古老的巖石，記錄著地球的早期形成和演化。多年來，張宏福通過對深源巖石及其捕虜體的跨時代、跨區域對比研究，創新性提出并系統論證了橄欖巖—熔體相互作用是大陸深部物質和能量交換的內在機理。他通過橄欖巖Sr-Nd和Re-Os同位素研究，揭示了華北巖石圈地幔顯生宙以來經歷了2次重大轉變：先從古生代典型克拉通型轉變為中生代富集型地幔，再轉變為晚中生代以來大洋型地幔。在這個過程中，他將華北與全球克拉通（大陸地殼上長期穩定的構造單元，即大陸地殼中長期不受造山運動影響，只受造陸運動發生過變形的相對穩定部分，常與造山帶對應）的2100余件樣品系統對比，證明橄欖巖—熔體相互作用在全球大陸巖石圈地幔中普遍存在，并根據同位素的變化，揭示出不同地區相互作用程度的差異。值得一提的是，張宏福通過一套珍貴的具有環帶狀結構的橄欖巖樣品，直接從巖石學上證明了橄欖巖—熔體相互作用是導致大陸巖石圈組成轉變的內在機理。

開辟巖石圈地幔演化研究新途徑

大陸由穩定的克拉通和相對活動的造山帶構成。大規模熔體活動造成的巖石圈組成和性質的變化是穩定克拉通被破壞的根本原因。但是，熔體來自哪里？是什么原因引起的？這些問題令科學家們費解。

張宏福以巖石學記錄的構造事件為切入點，發現克拉通的破壞與周邊造山帶的形成和演化密切相關，率先提出并論證了克拉通周邊板塊的俯沖和碰撞作用造成的熔/流體活動是克拉通深部物質和能量交換的一級外部控制因素。通過研究，他發現全球古老克拉通周緣造山帶的持續活動引起的大規模熔體上侵是克拉通破壞的關鍵。當熔體活動較弱時，難以造成克拉通實質性破壞，比如南非Kaapvaal和加拿大Slave克拉通。地幔交代作用是地球內部的一種化學變化，是當前地學研究的熱點和難點。張宏福通過大量研究證據，揭示了大量的軟流圈熔體與古老方輝橄欖巖反應能夠形成相對年輕的二輝橄欖巖的事實，改變了科學界對地幔交代作用的傳統認識。

向學生講解地質實驗情況

非傳統穩定同位素（Li-Fe-Mg）是近年來新興的同位素示蹤方法，張宏福開拓性地將其應用于大陸巖石圈演化研究中，開拓了大陸研究的新領域，培養了一批同位素（Li-Fe-Mg）青年研究人員。多年來，張宏福在基礎研究領域收獲頗豐。據統計，他取得多項研究成果并發表論文189篇，其中SCI收錄152篇。

張宏福說：“學校各方面的支持，是我做研究的堅強后盾，張國偉、舒德干院士始終為我的前行指引方向，校領導、相關部門和院系的大力支持及通力合作成就了今天的我。”張宏福表示，國家的發展進入了新時代，西北大學地質學科也進入了“一流學科”建設。“在學術上，我會做好相關的科研工作，今后的幾年，將更多關注秦嶺地區的工作；在人才團隊建設和培養上，我也將盡力發揮自己的價值。”

向學生傳授科學知識

張宏福院士工作室揭牌成立