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| 打破學(xué)科壁壘，他帶領(lǐng)團(tuán)隊在礦物學(xué)領(lǐng)域闖出中國道路 |
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何宏平（左）在廣東梅州稀土礦山進(jìn)行野外考察。受訪者供圖
■本報記者 高雅麗
在地球46億年的漫長演化史中，礦物是最忠實的記錄者。它們?nèi)缤澘淘诘厍蛏钐幍?ldquo;時光檔案”，封存著板塊碰撞、巖漿活動、生命誕生與環(huán)境變遷的密碼。
然而，要真正破譯這些密碼，僅靠傳統(tǒng)的礦物結(jié)構(gòu)描述與成分分析遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。2019年起，在國家自然科學(xué)基金委員會創(chuàng)新研究群體項目（以下簡稱創(chuàng)新研究群體項目）的持續(xù)支持下，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員何宏平帶領(lǐng)研究團(tuán)隊，以礦物研究為紐帶，打破學(xué)科壁壘，深化交叉融合，在國際礦物學(xué)領(lǐng)域闖出一條中國道路。
2025年，該項目完成結(jié)題驗收。團(tuán)隊不僅成長為具有國際影響力的創(chuàng)新研究群體隊伍，更在礦物生長機制、早期地球演化、關(guān)鍵金屬成礦等領(lǐng)域取得一系列原創(chuàng)成果。
當(dāng)前，地球系統(tǒng)科學(xué)正處在重大理論突破的前夜，各國競相布局。何宏平堅信：“我們應(yīng)當(dāng)積極爭取率先突破，提出中國人主導(dǎo)的理論，發(fā)出中國人最強的聲音，引領(lǐng)國際地球科學(xué)的發(fā)展。”
“聊”出來的交叉融合
20世紀(jì)90年代，傳統(tǒng)礦物學(xué)研究遭遇了前所未有的困境。何宏平所在實驗室的人員從80多人銳減至不足20人，儀器老化、經(jīng)費短缺、研究方向分散，不少人紛紛轉(zhuǎn)行。這個地球科學(xué)中最基礎(chǔ)的學(xué)科之一，眼看就要斷檔。
“那時候我借了幾萬塊錢，一個人開始干。”何宏平回憶。他拜訪即將退休的老師，請教經(jīng)驗，爭取支持。他堅信，礦物是地球的基本單元，就像細(xì)胞之于生命，沒有礦物學(xué)的突破，很多重大地質(zhì)問題永遠(yuǎn)找不到答案。
早期地球的礦物種類只有60多種，經(jīng)過40多億年的演化，如今已增至6200多種。在這一漫長過程中，如何控制元素的循環(huán)與富集？這是認(rèn)識重大地質(zhì)事件、成巖成礦過程的核心問題。何宏平意識到，要回答這些問題，礦物學(xué)絕不能受困于傳統(tǒng)研究方法，必須打破學(xué)科壁壘，走向交叉融合。
他一點點梳理方向，一步步搭建團(tuán)隊，等待著一個合適的時機。2017年，何宏平開始醞釀申請創(chuàng)新研究群體項目。這個項目不支持單一方向的深入研究，而要求多學(xué)科交叉融合，何宏平看中的正是這一點。
他找到幾位分別從事深部物質(zhì)、礦床學(xué)、實驗地球化學(xué)研究的同事，大家雖同在一個研究所，過去卻鮮有交集。何宏平一個一個聊，講他的想法。
“我很多想法不是看文獻(xiàn)看出來的，是聊天聊出來的。100句話中99句沒用，那一句有用的，抓住了就行。”何宏平說。
2019年，何宏平牽頭申報的創(chuàng)新研究群體項目“礦物演化”正式獲批。這不僅是一筆科研經(jīng)費的支持，更是對團(tuán)隊多年堅守的認(rèn)可，為學(xué)科發(fā)展注入了強心劑。項目圍繞“礦物演化與元素循環(huán)”，老中青三代研究者同心協(xié)力，向著國際科學(xué)前沿發(fā)起沖擊。
“石頭真的會生氧氣”
何宏平團(tuán)隊的第一個重大突破直指地球科學(xué)的基礎(chǔ)問題之一：早期地球氧氣從何而來？
長期以來，科學(xué)界普遍認(rèn)為，地球早期氧氣主要來自大氣光化學(xué)反應(yīng)。但在2015年左右，有學(xué)者通過模型計算提出，大氣光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣量太少，不足以解釋地球的氧化過程。
看到這個研究后，何宏平從礦物演化的角度切入，冒出了一個想法：早期地球表面只有石頭和水，氧氣如果出現(xiàn)，很可能來自石頭與水的相互作用。
他們首先嘗試黃鐵礦，做了兩年，卻測不出氧氣，二價鐵會把剛產(chǎn)生的氧氣迅速消耗掉。
轉(zhuǎn)機來自一次閑聊。團(tuán)隊中有人提到石英的壓電性：用力擠壓石英晶體，會產(chǎn)生電荷。何宏平腦海中閃過一個念頭：會不會是機械力作用讓石英與水反應(yīng)產(chǎn)氧？
實驗設(shè)計得很簡單，把石英砂放進(jìn)攪拌器，加水，在無氧環(huán)境中模擬海浪對沙石的磨蝕。他們驚喜地發(fā)現(xiàn)：當(dāng)石英、長石等礦物受到機械外力作用時，表面會產(chǎn)生大量自由基，這些自由基與水發(fā)生界面反應(yīng)，能夠直接生成過氧化氫等活性氧物種。
更令人意外的是，通過氧同位素標(biāo)記示蹤，他們發(fā)現(xiàn)這些氧氣中約70%的氧原子來自礦物本身，而不是水。
“石頭真的會生氧氣！”何宏平激動不已。這意味著，早期地球的初始氧可能來自最普通的礦物和水界面的反應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)徹底顛覆了傳統(tǒng)認(rèn)知，為解釋地球宜居環(huán)境的誕生、生命起源的化學(xué)基礎(chǔ)提供了全新視角，被國際同行評價為“重新認(rèn)識地球早期氧化過程的重要工作”。
在礦物形成機制這一基礎(chǔ)領(lǐng)域，何宏平團(tuán)隊同樣打破經(jīng)典理論。傳統(tǒng)礦物學(xué)認(rèn)為，礦物生長遵循層生長或螺旋生長模式，如同蓋房子，一層一層有序堆砌。而何宏平團(tuán)隊在地球巖石和月壤樣品中，發(fā)現(xiàn)了“晶粒堆砌”“蘑菇式生長”兩種全新的非經(jīng)典生長途徑。這一發(fā)現(xiàn)為豐富礦物生長機制提供了關(guān)鍵依據(jù)，讓中國礦物學(xué)研究站上國際舞臺。
“更要心里裝著國家”
“做科研不能只盯著論文，更要心里裝著國家。”這是何宏平常對團(tuán)隊說的話。在創(chuàng)新研究群體項目支持下，何宏平團(tuán)隊始終堅持“基礎(chǔ)研究頂天、應(yīng)用研究立地”，將礦物演化的前沿探索與國家戰(zhàn)略資源安全、綠色技術(shù)研發(fā)、礦產(chǎn)勘查突破緊密結(jié)合。
稀土是高端制造不可或缺的戰(zhàn)略資源，但長期以來，傳統(tǒng)開采技術(shù)依賴大量銨鹽浸取，不僅資源利用率低，還帶來生態(tài)環(huán)境壓力。何宏平團(tuán)隊從礦物、微生物和流體相互作用入手，發(fā)現(xiàn)微生物在稀土礦形成中扮演關(guān)鍵角色，創(chuàng)新性地提出了電驅(qū)綠色開采新技術(shù)。
在戰(zhàn)略礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域，何宏平團(tuán)隊同樣成果豐碩。斑巖銅礦是全球最重要的銅礦類型，也是我國緊缺的戰(zhàn)略礦產(chǎn)。團(tuán)隊通過大量實驗?zāi)M與微區(qū)分析，揭示了鉀化蝕變與銅礦化的內(nèi)在耦合機制。這一理論突破，為全球斑巖銅礦勘查提供了全新的找礦模型，得到國際礦床學(xué)界高度認(rèn)可。
從基礎(chǔ)理論到應(yīng)用技術(shù)，從實驗室到礦山，何宏平團(tuán)隊用實實在在的成果，證明了礦物學(xué)研究不僅能解答“地球是如何改變的”這一科學(xué)問題，更能支撐“國家需要什么”的戰(zhàn)略需求。
在國內(nèi)，何宏平團(tuán)隊以創(chuàng)新研究群體項目為抓手，帶動整個學(xué)科交叉融合發(fā)展。他們與深部地質(zhì)過程、礦床勘查、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域團(tuán)隊強強聯(lián)合，將礦物微觀演化機制與宏觀地質(zhì)過程相結(jié)合，形成全新的研究范式。廣東省依托何宏平團(tuán)隊成立戰(zhàn)略金屬與綠色利用基礎(chǔ)學(xué)科研究中心，投入4000萬元資金支持，打造從基礎(chǔ)理論、技術(shù)研發(fā)到示范推廣的全鏈條創(chuàng)新平臺，推動科研成果落地轉(zhuǎn)化。
此外，在創(chuàng)新研究群體項目支持下，何宏平團(tuán)隊堅持“開放合作、互利共贏”，構(gòu)建起覆蓋全球的學(xué)術(shù)合作網(wǎng)絡(luò)，與美國加州大學(xué)圣地亞哥分校、澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)、德國地學(xué)研究中心等國際頂尖機構(gòu)建立長期穩(wěn)定合作，讓中國礦物學(xué)研究在全球舞臺發(fā)出響亮聲音。
敢于“扛事兒”的科研團(tuán)隊
“創(chuàng)新研究群體項目，不僅是出成果的團(tuán)隊，更是出人才的平臺。”在何宏平看來，青年學(xué)者的成長與成才、實現(xiàn)學(xué)科的代際傳承與可持續(xù)發(fā)展，都得益于創(chuàng)新研究群體項目。
走進(jìn)何宏平的實驗室，會發(fā)現(xiàn)一些“特別”的規(guī)矩。每天晚上11點到12點，何宏平會準(zhǔn)時翻看聊天群，檢查各實驗室的檢查報告：衛(wèi)生情況、設(shè)備狀態(tài)、有無異常。團(tuán)隊管理細(xì)化到67項工作，每項都有明確分工，誰負(fù)責(zé)、誰沒到位，一目了然。
“我不是要管著他們，是要培養(yǎng)學(xué)生一種責(zé)任心。”何宏平說。團(tuán)隊構(gòu)建了一套科學(xué)、精細(xì)、有溫度的人才培養(yǎng)體系，把“立德樹人”融入科研全過程。針對不同階段學(xué)生的特點，何宏平提出清晰的培養(yǎng)理念：“本科生做填空題，夯實基礎(chǔ)；碩士生做簡答題，提升能力；博士生做論述題，挑戰(zhàn)原創(chuàng)。”
何宏平團(tuán)隊內(nèi)不搞“保姆式”指導(dǎo)，而是給學(xué)生足夠的探索空間，允許試錯，讓年輕人在解決真問題、攻克真難題中練就真本領(lǐng)。
他鼓勵學(xué)生關(guān)注“失敗”的實驗。“所謂的‘失敗’往往藏著有價值的內(nèi)容，因為大家都能想到的路，很難有驚喜；真正的突破，常常藏在那些你想不到的結(jié)果里。”
何宏平更注重給年輕人壓擔(dān)子、搭平臺。團(tuán)隊立下一條不成文的規(guī)矩：負(fù)責(zé)人不超過50歲，讓青年骨干牽頭課題、負(fù)責(zé)項目、組織交流，在實踐中提升科研能力與管理能力。
“沒當(dāng)過家，不知道柴米油鹽貴。”何宏平堅信，年輕人只有真正扛起責(zé)任，才能快速成長為獨當(dāng)一面的學(xué)科帶頭人。
在項目執(zhí)行期間，一大批青年人才脫穎而出，獲得重要的學(xué)術(shù)獎項，30多人次在國際學(xué)術(shù)組織和學(xué)術(shù)期刊任職，為學(xué)科發(fā)展注入源源不斷的活力。
從冷門小眾到國際前沿，在創(chuàng)新研究群體項目的支持下，何宏平團(tuán)隊用堅守與創(chuàng)新、嚴(yán)謹(jǐn)與擔(dān)當(dāng)，解開了一個個地球演化的礦物密碼，走出了一條基礎(chǔ)研究與國家需求相結(jié)合的科研道路。
但何宏平想得更遠(yuǎn)，他最近在構(gòu)思一個更大膽的框架：礦物演化與生命演化到底有沒有關(guān)系？可能存在什么樣的關(guān)系？
“生物從元素到細(xì)胞到組織到生物體，礦物有沒有類似譜系？從基本晶胞到不同礦物到巖石組合，會不會也有演化樹？”他停頓了下說，“也許我們能發(fā)現(xiàn)一些現(xiàn)在還沒認(rèn)識到的東西，就像暗物質(zhì)一樣。”
“基礎(chǔ)研究是整個科學(xué)體系的源頭，是所有技術(shù)問題的總機關(guān)。”何宏平團(tuán)隊用數(shù)十年的堅守充分證明，基礎(chǔ)研究地基打得牢靠，在科學(xué)前沿實現(xiàn)突破以及為國家需求提供支撐是必然的，這充分說明基礎(chǔ)研究在整個科學(xué)體系中的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前瞻性地位。
未來，這支充滿活力的創(chuàng)新研究群體團(tuán)隊將繼續(xù)向著地球科學(xué)更深層次的未知領(lǐng)域探索前行，在礦物演化的浩瀚世界里，為保障國家戰(zhàn)略資源安全、解答地球生命起源重大科學(xué)問題貢獻(xiàn)更大力量。
《中國科學(xué)報》(2026-03-30 第4版 自然科學(xué)基金)
（原標(biāo)題：解碼礦物演化支撐戰(zhàn)略需求）