彭德建
化学地球动力学作为地球科学研究中一个有重大科学意义的前沿领域，中国科学家凭借得天独厚的地质条件完全能够大有作为。最近，中国科学技术大学成立了化学地球动力学研究实验室，为此记者采访了年仅30岁的实验室主任郑永飞教授。郑教授曾留学德国，现任中国科学技术大学地球和空间科学系主任。他是中国科学院“百人计划”首批入选者，获得首批1994年度国家杰出青年科学基金资助，他所主持的研究项目——地球壳幔稳定同位素地球化学，取得了一系列居国际学术前沿的成果，已于1997年底通过以王德滋院士为组长的专家验收。
记者：请您介绍一个化学地球动力学研究什么？
郑教授：化学地球动力学是地球化学的一个分支学科。它在研究地球化学组成和演化时，把地球视为一个完整的动力学系统而不是彼此孤立的地质集合体。它通过研究地球各圈层内部的化学结构和过程以及不同圈层之间的化学作用，从本质上认识发生在地球内部的各种地质作用。应用同位素地球化学方法研究地球的结构和演化，已经有了几十年历史。地幔化学端元的识别及其不均一性的发现是其重要成果之一。70年代末，由于准确测定了玄武岩的钕同位素组成，使这个研究方向发生了革命性的飞跃。应用板块构造理论研究地质物质再循环和地幔的化学结构，确定地幔对流与玄开岩源区之间的关系，提高了人们对地幔化学组成及地球内部演化规律的认识，这些成果促进了球动力学脱颖而出，成为当今地球化学的最前沿。现在，这一学科的研究不仅着眼于同位素地球化学的基础理论和地质应用，而且透过现象看本质，对各类地质现象能够有更深刻的认识，因此有着极为广阔的前景。
记者：化学地球动力学能够解决地球科学中的哪些重大问题？
郑教授：壳――幔相互作用，特别是大陆地区壳――幔相互作用，是这一学科的前沿。七八十年代，人们把海洋板块与大陆板块汇聚带（岛弧一海沟区）的壳一幔相互作用作为一个重要领域来研究，产生了地幔交代作用、地壳物质再循环等重要概念，使人们对岛弧火山岩浆活动的形成机制、地幔富集端元的成因都有了深刻的认识。到了90年代，人们的眼光转向大陆，对碰撞造山带的研究成为热点之一。那么，在大陆板块汇聚带能否发生类似的壳一幔相互作用？它的特征是什么？对成岩成矿作用的影响又如何？这些势必成为一个新的前沿研究。再如，人们已知道陆壳可俯冲到地幔深处，但俯冲陆壳可俯冲到地幔深处，但俯冲陆壳能否象俯冲洋壳一样析出流体、交代楔形地幔并产生岛弧型岩浆，这还不清楚。由于钙碱性岩浆系列的时空分布与区域构造运动格局密切相关，因此应用化学地球动力学方法，并与地球物理和构造背景下岩浆岩的形成和演化，就能够更好地认识板块内部的壳一幔相互作用。
岩石圈引张条件下的岩浆活动与地质历史中的壳一幔相互作用之间的关系，是本学科研究的又一重大问题。了解上部地幔和下部地壳的最直接样品是碱性花岗岩一正长岩系列、新生代玄武质岩石及其中的超镁铁包体。用化学地球动力学方法研究它们，就可以为认识上地幔和下地壳的物质组成、相互作用、形成和演化过程提供有力的证据 。
用化学地球动力学的方法，把同位素的 稀薄时效应（地质演化）和微量元素的短时效应（岩浆过程）相结合，能够深刻认识更深层次的壳一幔演化问题。而进行高精度、低本低档、低含量的同位素和微量元素丰度测试，正好体现了地学领域新技术新方法的应用，体现了从微观入手解决宏观问题的辩证思路。这方面的工作，可望为岩石圈三维结构和时间演经规律研究提供理论基础和极有价值的基础资料。
将制约成矿因素作为研究的切入口，解剖典型的斑岩型和矽卡岩型矿床，寻找具有地球动力学意义的成矿控制因素，探讨成矿热液体系分布范围和持续时间，及其与岩浆作用和构造背景的关系，探索壳－幔相互作用机制及其结岩浆活动和成矿作用的制约，对于探索大型－超大型矿床的形成机制具有重要的指导意义。
记者：中国科学家能否在这一领域有所作为？
郑教授：这正是我们追求的目标，也是我们工作的动力。自60年代板块学说创立以来，在全球构造，特别是海洋地质以及大洋板块和大陆地壳的相互作用方面取得了举世瞩目的成就。现在板块学说面临解决复杂大陆地质的问题，而大陆碰撞造山带是地质上最活跃、构造最复杂的部位，因此碰撞造山作用的研究是当前大陆化学地球动力学热点之一。
它将是我国科学家在地球科学方面的一个重要研究工作，将能够在国际上占有领先地位，为提高我国地球科学研究的国际地位做出贡献。
中国东部是一个有复杂构造历史的地区，有长达上千公里的新生代玄武质岩带，并富含幔源包体的巨晶，为研究大陆岩石圈地幔提供了大量宝贵样品和优越条件。中国东南部广泛分布的不同时代和成因的花岗岩和火山岩，为研究地壳生长而地壳物质再循环及其与成矿关系提供了一个难得的天然实验室。更重要的是，秦岭－大别－苏鲁造山带是国际上著名的碰撞造山带，不仅是已知规模最大、保存最好的高压－－超高压变质带，而且是已知发育同碰撞镁铁－超镁铁岩侵入体的少数造山带之一。在对高压－超高压岩石进行同位素定年和示踪研究的同时，将其与镁铁―超镁铁岩研究有机地结合起来，从俯冲陆壳与楔形上地幔相互作用的角度去观察研究这一问题，这既不同于一般的超高压变质岩研究，也不同于单纯的超镁铁岩研究。它完全是在大陆汇聚带这一特定构造背景下的地球动力学研究，因此具有重要的科学意义。
来源：《中国科学报》 1998年2月16日
