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地壳|科技创新人物 曾令森：抽丝剥茧揭秘地壳演化

他 ， 醉心于基础地学研究 ， 在18年时间里验证了国际地学界的三大猜想 ， 其中对在喜马拉雅造山带和苏鲁超高压变质带发生地壳熔融作用的研究成果 ， 改变了学术界此前的惯常认识 。他 ， 就是来自中国地质调查局地质研究所的中国地质调查局杰出青年科技工作者曾令森 。
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2020年8月 ， 曾令森（右）在西藏鲁朗地区采集样品 。为地学界三大猜想找到证据早在1984年 ， 国际地学大师瓦森（E.B. Watson）和哈里森（M. Harrison）就提出了“变质岩部分熔融存在高度钕（Nd）同位素不平衡现象”的猜想 ， 但可惜的是一直没有获得关键证据 。而为这一猜想提供证据的就是曾令森 。曾令森1991年从南京大学地球科学系构造地质与地球物理学专业毕业后 ， 一直醉心于基础地学研究 。1998年 ， 曾令森到美国加州理工学院地质与行星科学系学习 ， 以美国内华达岩基为主要研究基地 ， 应用野外实测和理论模拟相结合的方法 ， 发现了变质岩部分熔融高度钕（Nd）同位素不平衡的现象 ， 在系统研究后构建出符合地质情况、较简洁的理论模型 ， 解释了变泥质岩部分熔融作用中铷—锶（Rb-Sr）和钐—钕（Sm-Nd）同位素系统耦合行为 ， 从而使这一猜想正式上升为基础地学的一大理论 。2008年 ， 澳大利亚出版的由麦考瑞大学弗农教授和悉尼大学克拉克教授联合编写的《变质地质学》教科书 ， 将这项基础地学研究成果收录其中 。2004年学成回国后 ， 曾令森将目光锁定国际基础地学研究的两大热点：喜马拉雅造山带和苏鲁超高压变质带 。以这两条典型碰撞造山带为基地 ， 系统研究超高压至地壳温压条件下 ， 地壳物质部分熔融的岩石学和地球化学特征 ， 探讨部分熔融作用的构造物理学和地球化学效应 ， 仅用5年就证实了地学界对两大造山（构造）带存在多年的两大猜想：在喜马拉雅造山带 ， 碰撞造山早期也有熔融事件发生；在苏鲁超高压变质带 ， 可以发生熔融作用 。这两项研究成果 ， 改变了学术界此前的惯常认识 ， 引起国际基础地学界的关注 。2011年 ， 曾令森的论文《藏南北喜马拉雅穹窿中始新世高Sr/Y比花岗岩：增厚下地壳熔融作用》在《地球与行星科学通讯》上发表后 ， 即成为SCI高被引论文之一 。《地球与行星科学通讯》在收到他关于苏鲁超高压变质带的论文后 ， 居然发现找不到足够有类似研究经历的审稿人 。最后 ， 还是《科学通报》主编、中国科学院院士郑永飞推荐其他专家审阅后 ， 曾令森的这一研究成果才得以面世 ， 并引发了多人的后续研究 。2009年 ， 曾令森在俄罗斯远东马加丹岩基做野外工作 。初心不改探求地球本源人类虽然生活在地球上 ， 但对地球的许多认知仍较浅显 。而正是这许许多多的未知 ， 令地质科学充满魅力 。曾令森坦言 ， 自进入南京大学后 ， 就一直对探求地球本源有着浓厚的兴趣 。他以自己的研究重点——地壳熔融研究为例进行了说明 。熔融一般发生在地壳5公里以下、最低温度650摄氏度的区域 ， 是大陆地壳活动和演化的一个重要过程 。经过重要元素迁移、富集和挥发份（如二氧化碳）的释放或捆绑 ， 发生过部分熔融的岩石是了解、洞悉地壳岩石学和地球化学过程的最直观对象 。地壳熔融作用的研究 ， 在解译大陆地壳地球化学特征的形成机理、限定古老地质构造背景、生物演化的地质环境等方面都起着关键作用 。这种研究既枯燥又具有挑战性 ， 除要在野外找到带有熔融证据的样品外 ， 还要对样品进行细致加工 ， 然后再通过实验手段对其进行地球物理、地球化学和岩石学的分析 。最后 ， 还要厘清各实验数据间的关系 ， 整个过程的难度不亚于茧中抽丝 。对曾令森的变质岩部分熔融高度存在钕（Nd）同位素不平衡现象这一科研成果 ， 美国科学院院士、著名实验岩石学家瓦森评价：“不仅是一创新性的贡献 ， 还是后续研究的榜样 。”《变质地质学》期刊前主编布朗教授在庆祝美国地质学会成立125周年和皇家地质学会成立200周年的有关花岗岩研究进展的评述中 ， 亦将其列为当时国际花岗岩研究的重要进展之一 。回国后 ， 曾令森坚守基础研究的初心 ， 用丰硕的研究成果回馈养育他的祖国：发现了石榴子石的溶解行为如何影响花岗质岩浆的元素和放射性同位素的组成 ， 证实了在含水部分熔融过程中榍石（含钛硅酸盐矿物）确实是调制熔体重要微量元素和钕（Nd）同位素的重要副矿物 ， 确定了变沉积岩含水部分熔融和脱水部分熔融形成的淡色花岗岩的元素和放射性同位素（Sr-Nd-Hf-Pb）组成的差异 ， 其中独居石（磷酸盐矿物）和锆石（锆硅酸盐矿物）的差异溶解作用是控制地壳深熔熔体铅（Pb）同位素组成的关键因素 。近年来 ， 他在喜马拉雅造山带印度—欧亚大陆碰撞前的构造和物质组成、藏南新生代地壳厚度的变化及深部构造过程、中下地壳物质部分熔融作用对稀有金属成矿控制等方面也取得了阶段性成果 ， 目前正在建立理论模型 ， 将回答哪种地壳部分熔融反应更有利于稀有金属成矿等关键问题 。期待更好的基础研究环境基础地学研究需要甘于坐冷板凳 ， 但只要出了原创性成果 ， 在人类解决自身发展面临的资源、环境问题上却意义重大 。比如 ， 地壳熔融研究本身就很难取得成果 ， 就算有所突破 ， 也会因难懂的专业词汇而让人难以理解 ， 更难走进普通公众的视野 。但其研究成果对深部找矿、矿产成因、成矿规律等研究却具有重要的指导意义 。“无论是从我国地学进步 ， 还是从地学支撑经济社会发展的角度看 ， 国家都应采取切实措施营造更好的基础研究环境 。”曾令森说 。就如何营造好的基础研究环境 ， 曾令森建议 ， 一方面 ， 要营造良好的基础研究氛围 。与应用研究不同的是 ， 基础研究与应用转化、形成经济效益还有相当距离 。因此 ， 即使国家出台了鼓励科技人员兼职、以专利创业等诸多支持政策 ， 基础研究人员仍难以享受 。要让科技人员心无旁骛地醉心于基础研究 ， 就必须从薪酬、社会地位等多方面想办法 。另一方面 ， 要加大基础地学研究的资助力度 。一是要在各项重大科研计划中 ， 列出一定比例的基础研究项目或经费 。二是在相关基础研究项目研究周期结束后 ， 自动安排后续或深化研究项目 ， 以保持基础研究的持续稳定 。三是可探索基础研究委托制 ， 建议自然资源部和中国地质调查局每年梳理国际、国内重大地学基础地质问题 ， 设立相关研究项目 ， 与财政部协调后将项目委托给研究成果突出、诚信度高的基础研究人员 。


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