去海底和南极， 听岩石说话

我们都知道，地球是人类唯一的母星家园它具有比较明显的圈层结构，就像鸡蛋一样。地壳和上地幔顶部以固态为主，构成地球外部的岩石圈。岩石圈被划分为若干个不同的块体，即板块，岩石圈下部的地幔为软流圈，更偏流体，板块之间发生相对运动，并与深部软流圈、浅部大气圈发生物质交换，形成了高山、峡谷等地球面貌和地震、火山喷发等现象，在这期间也形成了各种各样的火成岩、变质岩和沉积岩，并留下了相应的运动痕迹，如断裂（岩石发生破裂）褶皱（岩石发生弯曲）等。地球46亿年的历史，都被记录在岩石之中，如文字一般。地质学家的工作就是通过解读这些岩石和变形记录来认识地球。

大家在初中就学到过板块运动的知识。板块边界常见大量火山和地震，如在日本、北美西部中国的青藏高原地区等，也是不同圈层物质和能量交换的主要窗口。地球能量释放的方式就如同我们的脉搏跳动和出血。

地球会“流血”一深部炙热的岩浆会顺着火山口或裂隙喷发至地表，形成火山。位于太平洋海底的大塔穆火山是地球上最大的超级单体火山。它长约650千米，宽约450千米，总面积31万平方千米，相当于我国山西和山东两省的面积之和。大塔穆火山短暂喷发于约1.45亿年前，随后变成死火山。

地球也会“大出血"一短时间、大容量、大面积的岩浆喷发，形成大火成岩省（LargelgneousProvinces）。目前地球上保留的大火成岩省大多形成于中、新生代，它们可能与生物灭绝有关，在中国有塔里木、峨眉山大火成岩省。

岩浆血液凝固之后，就会形成岩石。地质学家会采集这些凝固的血样，分析岩浆的成分，以便了解地球内部。

怎么采样呢？答案很简单：跑野外！我们要进行野外观察、测量、记录、拍照、采样。在陆地上跑野外，风吹日晒、跋山涉水是家常便饭。我在博士期间研究的是海南岛中生代的岩桨岩，进行了2次环岛考察，采集了1000多斤岩石样品，分析了岩墙群和双峰式侵入岩的岩石地球化学特征和大地构造意义。

工作之后，我又到海底去跑野外。你可能会好奇，海洋里不全是水吗，会有岩浆岩吗？其实，大洋的洋底有洋中脊，也有海山，它们的成分大部分是岩浆岩。而且，不像陆地上的岩石动辄形成于几亿年、几十亿年前，海底岩浆岩的年龄要年轻得多。洋中脊扩张喷出新的岩浆岩，又在俯冲带消减回到地幔，处于不断循环中。最古老的大洋年龄也不超过2亿年。我们利用岩石学及地球化学方法研究岩石圈新生（洋中脊）和消亡（俯冲带）过程中的地幔演化及岩浆响应，分析岩石的主微量元素和同位素，就像分析血液里的红细胞和白细胞一样。

到海山上跑野外，不用经历陆地上的风吹日晒，还能欣赏到深潜的美景。2013年，我参加了“蛟龙”号首次科考，执行了在西太平洋采薇海山西侧斜坡的深潜任务。“采薇”这个名字，是我们国家自己命名的，源于《诗经·小雅》。采薇本来意为采集野菜，对我们科研工作者来说就是采集地质样品和生物样品。当时属于“蛟龙”号的试验性应用航次，每个潜次需要携带2名潜航员和1名科研工作者，这名科研工作者要兼顾地质和生物两方面的任务。海里的岩石长啥样？它们其实不好看，黑不溜秋的，蚀变很严重。但这次的重点并不是采集石头，而是服务于我们国家的富钴结壳勘探合同区。这里要介绍一下，在海底，不同的地貌发育了不同类型的矿产资源：在海山区，有富钴结壳；在海盆，有铁锰结核和稀土资源；在洋中脊，有多金属硫化物资源。后来，我又参与了一个国家重大基础研究计划，去雅浦海沟采集了玄武岩、辉长岩和橄榄岩样品。雅浦海沟是现今的俯冲带，通过岩石地球化学和同位素的分析，我们提出了一些新认识，并绘制了雅浦海沟的构造演化模式。

此外，一些古代的俯冲带也可以通过岩石地球化学的手段反演其过程。在参加中国第34次南极科学考察时，我们采集到了南极恩格斯堡岛的岩浆岩，与海里的岩石相比，它们要新鲜得多。海里的岩石都是基性岩，而大陆有酸性岩，酸性岩的好处在于里面有锆石，锆石可以用于精确地定年。我们测定了180颗锆石的年龄，并绘制了古俯冲带的俯冲模型。

地球漫长的演化进程，每个阶段都有人追踪每个区域都有人探索，这些研究都是为了我们可以完整地讲述地球的历史。那些不会说话的岩石，用另一种方式向我们娓娓道来关于时光的故事，让我们知晓家园从哪里来，未来向何处去。