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姜耀辉:对话远古 守护地球
——记南京大学地球科学与工程学院教授、博士生导师姜耀辉

作者:本刊记者 倪海波  来源:科学中国人  发布时间:2016-08-18

导读: 46亿年前,地球形成。形成之初,地核的引力把宇宙中的尘埃吸过来,凝聚的尘埃变成了山石。经过风化,山石变成了岩石。

  
   “岩石、矿石是地球的物质组成,我们研究岩石、矿石的成因,归根结底要探讨地球形成的演化史,从而更好地保护我们赖以生存的地球。这也是我们地学工作者责无旁贷的事情”,说此话的正是南京大学地球科学与工程学院教授、博士生导师姜耀辉。他透过各种各样的岩石和矿石与远古对话,为我们了解亿万年前的地球家园揭开神秘的面纱。
  踏足地质领域30余载来,在国家自然科学基金及国家“973”计划项目的支持下,姜耀辉紧密围绕花岗质岩石成因与造山带构造演化等方面开展工作,并取得了一系列重要成果,曾获部科技成果奖二等奖1项、三等奖2项。  

以“新”角度探“旧”问题
  
  花岗岩在地表分布很广泛,是人类最早发现和利用的天然岩石之一。在世界各地就有许多古代开发利用花岗岩的遗迹,如4000多年前古埃及人建造的金字塔、古希腊的神庙、古印度的寺庙圣窟、古罗马的斗兽场等。但人们对花岗岩真正展开研究是从100多年前开始,花岗质岩石成因及其构造意义也一直是国际前沿研究领域。
  虽然取得了许多具有里程碑意义的研究成果,但随着研究工作的深入以及高质量分析数据的获得,人们开始对传统的花岗岩成岩理论产生质疑,发现对花岗质岩石成因的认识比原来想象的要复杂得多,“这就需要我们以新的角度重新去思考这个既‘古老’又‘年轻’的花岗岩问题”,姜耀辉也在寻找新的切入点。
  最终,他决定将花岗质岩石与同时代镁铁质岩石结合起来进行综合研究。“之所以将这两者结合起来,是因为它们触及到了花岗质岩石成因更本质的东西,就是地球动力学深部过程,也体现出研究花岗岩成因与地壳演化及其动力学机制的重要方向和发展趋势”。于是,姜耀辉开始通过对我国某些典型造山带花岗岩成因的深入解剖,探讨花岗岩形成的地球动力学机制,并反演造山带构造演化史,成果可分为4个方面。
  在花岗岩成岩理论方面,姜耀辉提出并论证了花岗岩可以直接由交代富集地幔低程度部分熔融而形成,从而发展了传统的花岗岩地壳熔融成因论;同时,他还发现交代富集地幔起源的花岗岩具有钾玄岩系列岩石的地质地球化学特征,认为存在钾玄质花岗岩,并定义为“SH型”,这进一步完善了国际上传统的花岗岩ISMA分类方案;此外,他还发现蛇绿岩中的斜长花岗岩不仅可以形成于洋脊环境,还可以形成于岛弧环境,从而表明蛇绿岩还存在古岛弧型蛇绿岩。
  通过对东秦岭造山带印支期花岗岩岩石成因和构造意义的研究,他率先提出了东秦岭造山带在晚三叠世227~218Ma间还处于陆缘弧环境,中国南北大陆最终碰撞始于晚三叠世大约211Ma的新认识,并据此推论中国南北大陆之间的古特提斯洋盆很有可能是剪刀式收缩的。
  对于西昆仑造山带古生代和早中生代花岗岩及其中暗色微粒包体,他进行了岩石成因和构造属性研究,发现西昆仑造山带并非传统观点认为的单一型造山带,而是一条至少经历了三个造山旋回、与原特提斯和古特提斯形成和演化相关的复合型造山带。
  在对中国东南部晚中生代花岗质与镁铁质岩石的综合研究中,他阐明了岩浆构造属性,揭示了岩浆起源的深部动力学机制,即构造—岩浆活动受控于古太平洋板块前进式与后撤式俯冲作用;同时他提出一个新的构造模式——古太平洋板块反复俯冲—后退模式。
  这些成果不仅丰富和发展了花岗岩成岩理论,而且对于我国典型造山带构造模型重建具有重要的指导意义。  

“干一行爱一行”
  
  如今,姜耀辉在地质领域建树颇多,回忆当初却是另有志向。“我高中时理科相对好一点,尤其是数学”,所以,在他的高考志愿书上第一志愿是计算机自动化工程专业,而地质学被排在了第三志愿。最终,姜耀辉被全国重点大学、五大地质院校之一的长春地质学院录取。虽有些许遗憾,但通过两年的专业基础课学习,他对地质学相关专业有了深入的了解,也逐渐喜欢上这个领域。1985年,姜耀辉以优异成绩毕业。值得一提的是,在大学时期,姜耀辉的高等数学相当出色,所有考试包括平时、期中和期末考试均是100分,最后成绩报告单上高等数学成绩也是100分,是学校唯一的满分。
  大学毕业后,姜耀辉被分配到中国地质科学院南京地质矿产研究所。跟着所里的老同志,他参加了“七五”和“八五”两个五年计划的部级攻关项目,一直从事中国东南部成矿地质条件和成矿预测方面的研究。“虽然工作还算得心应手,但通过两个五年计划的项目研究后,我发现自己的专业知识面越来越窄,创新意识也跟不上,就想着去进一步深造”。于是,姜耀辉准备报考中国地质大学(北京)的硕士研究生,“当时一打听,得知可以以同等学历直接报考博士研究生”,满足条件的他便报考了博士学位,并顺利通过了入学考试。
  1996年,姜耀辉成为了中国地质大学(北京)的一名博士研究生,师从曾留苏的周珣若教授。后来,他又赴南京大学地质学博士后流动站进一步深造。2002年7月出站后进入南京大学地球科学与工程学院工作,直至现在。
  对于地质学研究者来说,野外考察是最基础,也是不可或缺的环节。不了解地质学的人也许会认为野外考察可以欣赏美丽的风景,充满乐趣。其实不然,搞地质研究,不仅辛苦,有时甚至还面临着生命危险。
  记得那是在2006年8月1日,姜耀辉带领3个研究生租车深入西昆仑腹地进行地质考察,考察路线沿叶尔羌河边的简易公路向前推进。由于当时天气炎热,不成想山上积雪融化加速,造成叶尔羌河水流凶猛,水位大涨,他们眼见前方的路被水流冲坏,无法通过,“我们赶忙掉头,不幸的是在我们后方不远处,路也被河水淹没,我们不敢通过”。无奈之下,姜耀辉和学生们只能在车上坐了一晚,等待第二天早上河水退去。“当时我们非常担心,如果后方的路也被洪水冲坏,那就麻烦大了,因为那里基本是无人区,不知什么时候才能把路修好,我们车上带的给养又不够”。幸运的是,第二天早上河水逐渐退去,路也没有完全被冲坏,于是他们自己搬石头进行了简单的修补,勉强把车开了回去。
  这次经历对于姜耀辉来说无疑是永生难忘,可没想到的是,同样的事情发生了第二次。“2010年8月4号,也是我带领3个研究生深入西昆仑腹地进行地质考察,同样公路被洪水冲坏,我们又只能在车上呆了一个晚上”,现在回想起来,姜耀辉仍心有余悸。然而,“既然选择了,就绝不后悔。”
  回首望去身后那条布满深深浅浅脚印的路,有收获成果时的喜悦,有遇到困难时的沮丧,也有危急关头下的紧张,这五味杂陈或许唯有亲身经历才能体会。姜耀辉也深感作为一名地质工作者的特殊性,“首先应该具备良好的身体素质,其次要具备创造性和创新能力,还要具备乐观主义和坚忍不拔的毅力,同时还要有一定的冒险精神”,他如是做,而且一坚持就是30年。
  目前,姜耀辉带有4名博士研究生和1名硕士研究生。在培养学生方面,他有着自己的想法。“我主要是给学生一个非常宽松的学习环境,在大的研究方向下,让他们根据自己最感兴趣的内容自由选题,这样比较容易出成果”。这一点从已毕业的学生反馈的意见来看还是比较成功的。
  姜耀辉说,距离自己退休还有13年的时间。未来,他将把工作重点放在华南,针对华南中生代成岩成矿的深部动力学机制开展进一步研究。投入祖国大好河山的怀抱,工作虽然艰辛,但姜耀辉心甘如怡。远处的山岗上,又留下了他考察的身影……  

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