关于大自然的起源，唐代的柳宗元曾经有过疑问：“天地果无初乎？吾不得而知之也。”后来，地理课上陆续介绍了“大陆漂移说”和“板块构造说”。

 

　　现在接触到赵国春院士的科研成果，算是刷新了认知。

 

　　让我们循着赵国春的足迹，了解我们脚下看似寻常实则神秘的这方热土。

 

　　“红眼圈”“白眼圈” 圈定大方向

 

　　科学研究证明，大约46亿年前，地球诞生，开始了漫长的演化进程；大约5.4亿年前，地球进入显生宙时期，大量生物开始出现。这个“初级阶段”（前后历时40多亿年）就是地质学上的前寒武纪时期，这一时期的地质研究对探索地球和地壳的形成过程及其演变规律具有重要的意义。

 

　　在原长春地质学院（现吉林大学）求学期间，赵国春的研究专业就是前寒武纪地质学和变质岩石学。所谓“变质岩石”是指在漫长的地质演化中，一块块岩石在温度、压力、应力等地球内力的作用下，或者重新结晶，或者改变纹理，或者改变颜色……由一种岩石变质形成另一种岩石。科学家认为，变质岩里存储着破解地球演化奥秘的密码。

 

　　硕士期间的扎实功底尤其是对华北大陆的系统调研与探索，为赵国春日后的学术研究奠定了坚实的基础。参加工作后，他的研究范围从冀东扩展到五台山、恒山地区。在一次野外考察中，一个特殊的现象激发了他的兴趣：他发现两地的岩石成分基本一样，但结构却不同。如冀东地区红色的石榴石是围绕着长石和辉石生长，呈现出“红眼圈”结构，而五台-恒山地区则是白色的长石与辉石交生体围绕石榴石生长，呈现出“白眼圈”结构，到了内蒙古武川又出现“红眼圈”结构。经过查阅资料，得知具有“红眼圈”结构的麻粒岩（一种高级变质岩）一般反映地幔岩浆垂向上升（底侵），而具有“白眼圈”结构的麻粒岩则反映板块构造体制下的俯冲折返的构造过程，如中国的喜马拉雅山、秦岭-大别和欧洲的阿尔卑斯山的形成过程。在此基础上，他结合这一区域存在的多期褶皱变形、大规模韧性剪切带、鞘褶皱、矿物拉伸线理、构造混杂岩、弧岩浆岩石、前陆盆地等地质事实，推断出岩石所处的环境曾经发生过板块碰撞俯冲后迅速向上折返的构造过程。经过大量的采样、分析、对比和综合研究后，赵国春在华北中部确定了一条近于南-北向展布、长达1600公里的喜马拉雅型陆-陆碰撞造山带。赵国春据此得出结论：可以将华北克拉通基底划分为三块，分别是东部陆块、西部陆块和位于二者之间的中部碰撞带，并认为华北克拉通基底是由东西陆块沿中部碰撞带拼合而成。这一结论，颠覆了以前的“华北基底是由一个统一陆块组成”的传统观点。限于当时国内的研究条件，碰撞时间难以确定，也就没有作为重大成果公之于世。那么，华北中部造山带究竟形成于什么时间？华北东、西两个陆块的碰撞是一个孤立的事件，还是具有全球规模？

 

　　这些“地问”，将赵国春的思维聚焦于遥远、深邃的时空。

赵国春在研究室

　　赴澳洲 解密码 发现超大陆

 

　　板块构造的启动时间和机制，一直是国内外地球科学界关注的焦点，它涉及的不仅是早期地球的构造机制问题，更关系到整个地球的演化历史、变化过程和演化规律，以及地球的未来。据有关资料报道，对“华北克拉通前寒武纪地质”研究在全球地球科学领域504个“研究前沿”中排名第3，在我国所有自然科学基础研究领域44个“研究前沿”中排名第1。在长期的科研实践中，赵国春逐渐体会到：地球科学跟其他学科的区别，就在于其他学科可能有地域的概念，但地质学是研究整个星球。只要勤奋努力，专注于一个领域，解决一个小问题，对地球科学都是极大的推动。

 

　　似乎冥冥中的机缘巧合，1995年，澳大利亚科廷大学Si-mon Wilde教授来长春地质学院讲学，赵国春有幸成为他的翻译。Simon Wilde发现了一块44亿年的矿石，这是地球上最古老的矿石。当时讨论的华北古陆形成与演化，恰恰是赵国春多年关注和研究的重点区域。就在那段时间里，赵国春的敏锐与执着、踏实与睿智给Simon Wilde留下了深刻的印象，他非常赏识这个象大地一样敦厚、像真理一样纯朴的年轻人，积极建议去他所在的大学读博士。1996年7月，35岁的赵国春前往澳大利亚科廷大学攻读博士学位，人生由此开启了新的篇章。

 

　　在科廷大学读博期间，赵国春第一次听到了“超大陆”的概念——在地球演化到某一阶段时，所有大陆板块会汇聚到一起，拼接成一个巨型大陆，这就是超大陆。超大陆拼合形成之后，会发生裂解，再度分裂成若干板块。在漫长的地质年代里，目前被地质学家广泛接受的超大陆有三个，分别是在18亿年前形成的Columbia（Nuna）超大陆、在10亿年前形成的Rodinia超大陆和2.5亿年前形成的Pangea超大陆。当时，科廷大学联合西澳大学、德克萨斯大学Austin分校专门成立了一个研究该超大陆的构造研究中心，吸引全球最好的超大陆研究学者研究、重建大约形成于10亿年左右的“罗迪尼亚超大陆（Rodinia）”。中心经常组织学术讨论会，让赵国春有机会对超大陆方面的知识有所了解。前沿的资讯，开阔的视野，优越的条件，全球最智慧的大脑组成的顶尖团队，使赵国春的科研水平飞速提升，长期萦绕在心头的“地问”慢慢地裂变、分解，在“精骛八极、心游万仞”的奇思妙悟和彻地通天、穷本极源的探幽烛微中不断的深化、清晰起来。

 

　　20世纪60年代建立的板块构造理论，揭示了全球大板块尤其是大洋板块的形成模式，被认为是地球科学的革命。然而，板块构造理论却难以完全解释古老大陆构造问题。“古老大陆是否是在板块构造体制下形成的目前还存在争论，但板块构造一旦启动，就会导致大陆周期性地聚合与裂解，在地球演化到某一阶段，所有大陆板块聚在一起时就形成一个超大陆。超大陆的拼合、增生和裂解是研究大陆构造问题的国际热点。”研究表明，罗迪尼亚超大陆就是通过10亿年前全球规模的格林威尔期碰撞造山事件中聚合的，而他此前研究的华北中部带也是一个典型的陆-陆碰撞造山带，是由华北东、西陆块碰撞而成，只是碰撞时间还没有确定。科廷大学正好有高分辨离子探针质谱计(SHRIMP)可以微区测试变质锆石年龄。定年结果表明，华北中部带的变质岩年龄大概在19-18亿年，和东、西陆块所获得的25亿年变质年龄差异巨大。赵国春据此提出：华北中部带是一个早元古代19-18亿年陆-陆碰撞带。站在这个制高点上，结合前期对华北古陆基底于19亿—18亿年期间聚合的认识，赵国春的研究又向前推进了一步：如果华北东、西两个微陆块19-18亿年左右的碰撞事件具有全球规模，是否意味着在罗迪尼亚超大陆（Rodinia）形成之前，地球上曾经存在着一个更为古老的超大陆？在阅读了大量的文献资料后，他发现，在21亿-18亿年期间，地球上各大陆都发生了陆-陆碰撞造山事件，由此形成的造山带，竟有27条之多！所以，21—18亿年陆-陆碰撞造山事件具有全球性，很可能形成一个比罗迪尼亚超大陆更早的超大陆！

 

　　虽然是电火石光的一刹那，但这一闪耀却划破了史前时代的茫茫暗夜。这让赵国春非常兴奋！他把这一发现告诉了自己的博士导师，“他们让我收集相关的古地磁资料，看看是否支持我的看法。”结果发现，古地磁资料支持很多大陆块体在罗迪尼亚超大陆聚合前就已在一起，支持一个“前罗迪尼亚超大陆”的存在。赵国春于2000年在第15届澳大利亚地质学会年会上首次提出，广泛分布的21亿-18亿年造山带记录了全球性碰撞事件，导致全球大陆之间相互拼合，形成一个超大陆，他将之命名为“Hudson”超大陆。为了不引起学术上的歧义和混乱，赵国春最终采用“Columbia”超大陆。通过缜密思考和广泛求证，他对该超大陆的形成、增生和裂解进行了系统阐述，提出了该超大陆的重建方案。值得一提的是，赵国春关于“华北克拉通基底是由东西陆块沿中部碰撞带拼合而成”的论断，于2017年以北京大学许成教授在华北中部找到超高压榴辉岩为标志，验证了华北中部带具有喜马拉雅、秦岭--大别和欧洲的阿尔卑斯典型碰撞造山带地质特征。现在，Columbia超大陆的存在已被更多地质和古地磁资料所证实，并成为国际地学界一个新的研究热点。赵国春等在Earth-Science Reviews上发表的两篇文章已成为该超大陆研究的经典文献，他引上千次；他所提出的该超大陆重建方案被Wiley-Blackwell出版的大学教科书Global Tectonics（第三版，2008）采用。赵国春因该原创性研究成果先后荣获国家自然科学奖二等奖、第29届Khwarizmi国际奖一等奖和2018世界科学院TWAS奖。

 

　　赵国春的两项原创性重要研究成果是：在华北发现了19-18亿年喜马拉雅型陆-陆碰撞带,并提出华北基底是由若干微陆块在早元古代拼合而成；率先提出全球大陆在21-18亿年期间相互拼合形成一个超大陆,并建立了该超大陆的重建模型。这些研究成果，使我国学者在国际超大陆研究领域占有了重要的一席之地。

工作中的赵国春教授
 

　　再攻坚 当院士 服务大西北

 

　　2000年，赵国春从澳大利亚学成归来，到香港大学从事博士后研究，并留校任教，在前寒武纪地质研究领域声誉鹊起。自2003年开始，他将研究重点扩展到华北的东、西陆块内部，终于在西部陆块内又发现了一条19.5亿年碰撞造山带，并将其称为孔兹岩带。

 

　　2009年，赵国春受邀来到西北大学开展研究工作。谈及原因，赵国春说：“我来西大是奔张国伟院士来的，他在大陆构造研究方面有很高造诣，我一直很敬仰他。”西北大学地质系积淀深厚，取得了一系列国际瞩目的原创性成果。在大陆构造领域，中国科学院院士张国伟教授是响当当的专家，尤以爱才、惜才享有美誉。原来，这一年，张国伟院士组织了一次河南登封的野外考察。赵国春主动联系到张院士，积极参与。通过交流与沟通，两人一下“对上了眼”。“全球已知的超大陆至少有三个，其中两个年轻的超大陆的发现都没有中国科学家参与。现在终于有中国人参与了超大陆的发现，做得好！”张国伟院士对赵国春的科研成果给予了高度评价，热情地发出邀请：“来西大，我们一起做点事吧！”2010年，两人一起讨论以“Pangea东亚重建”为题申请国家自然基金重大项目，2011年获批。自从这个项目启动以来，赵国春每年有3-4个月时间在西北大学工作。在这期间，西北大学校、系领导以及全体同仁对他的工作和生活给予了极大的支持和照顾，“西大从领导到老师上下齐心协力不服输的劲头和大刀阔斧的改革力度让我非常感动，也是我愿意扎根于西大的原因。”2017年3月，这个以赵国春为首席科学家、以西北大学为依托单位的项目，被国家自然基金委评估为“特优”！令赵国春最为欣慰的是，在项目运行期间，一批优秀的中青年学者迅速成长，走向了国际地学前沿。研究团队发表了SCI论文210余篇，10篇总结性成果以专辑形式在国际一流地学刊物Earth-Science Reviews上发表。大陆形成与演化机制研究目前是全球地学界的热点和难点，赵国春将目光投向更久远更古老的地质年代，期冀着可以在大陆构造研究领域有所突破：“我们要在西北大学建成国际一流的早期地球研究中心，吸引全世界最好的学者来这里开展研究。中国错过了板块构造理论的创建，在新的大陆成因理论诞生之时，我们不应该再次缺席。”

赵国春当选中国科学院院士

 

　　近年来，赵国春先后参与了西北大学主办的“应对气候变化和二氧化碳捕集、利用与封存会议”“三深（深地深空深海）计划与大地构造学前瞻性基础科学问题高层论坛”等大型活动，积极为国家经济建设和西北地区的发展建言献策。在谈到如何从科技大国走向科技强国时，赵国春表示：开展原创性科学研究，取得原创性研究成果是关键，要加强基础科学研究，从国家层面做好顶层设计，从重要性和原创性角度做好科研评价体系设计，改革项目评审机制，创造宽松的科研环境。

 

　　发现超大陆，赵国春有一双洞彻天地的慧眼。多年来，他一共发表学术论文350篇，他引总数已经超过33000次。2014年至2019年连年入选科睿唯安（汤森路透）“Highly Cited Researchers”（高被引科学家）。2004年，赵国春获得海外杰出青年基金；2014年获得国家自然科学二等奖，同年当选美国地质学会会士、国际冈瓦纳研究会（IAGR）主席。2016年获第29届Khwarizmi国际奖（一等奖），2018年获教育部自然科学奖一等奖、世界科学院TWAS奖。2019年当选中国科学院院士。（文/王遂社  黄明  周亚龙）