由中国地质调查局地质研究所北京离子探针中心刘敦一研究员和地质所海外高级访问学者澳大利亚科廷大学Alexander Nemchin教授领衔的研究团队在嫦娥五号返回月球样品研究方面取得重大进展，证明月球在19.6亿年前仍存在岩浆活动，使目前已知的月球地质寿命“延长”了10亿年，为完善月球演化历史供了关键科学证据。北京时间10月8日凌晨，国际顶级学术期刊《科学》（Science）在线发表了相关研究论文“嫦娥五号年轻玄武岩的年代与成分”。这是以嫦娥五号返回样品为研究对象发表的首篇学术成果，刘敦一研究员与Alexander Nemchin教授为论文共同通讯作者，车晓超博士为论文第一作者。

自美国和苏联分别执行“阿波罗（Apollo）”和“月球（Luna）”月球探测任务以来，在对这些样品进行长达52年的科学研究后，人类对月球的地质演化历史有了更清晰的认识，但月球的岩浆作用在何时停止，即月球在地质意义上何时死亡，这一月球演化历史研究中的重大科学问题仍未得到解决。此前发现月球最年轻的岩浆活动约为29亿年。此次嫦娥五号采样位置设计在了月表最年轻的月海玄武岩区域，所采集的样品应含有年轻的月球玄武岩，全世界科学家都满怀希望，期待从嫦娥五号样品研究中获得更年轻的岩浆事件结果，以完善月球岩浆演化历史。

中国地质调查局地质研究所北京离子探针中心团队在今年7月获得嫦娥五号样品后，立即着手对样品中的岩石和矿物进行了密集、高强度的元素和同位素分析工作，并在此基础上开展了系统的年代测定，研究团队中国内外成员实时远程讨论，用详尽的微区原位高分辨率二次离子质谱（SHRIMP）定年数据和坚实的岩石矿物地球化学数据，证明月球直至19.6亿年前仍存在岩浆活动，使目前已知的月球地质寿命“延长”了10亿年。

北京离子探针中心被国外同行赞誉为“世界著名地质年代学研究平台，世界上运行最成功的实验室之一”。中心刘敦一研究员团队自2007年起便与国际知名学者合作开展月球样品研究，凭借高灵敏度、高分辨率二次离子质谱（SHRIMP）的技术优势，在国内率先完成了阿波罗（Apollo）12、14和17号样品的分析研究工作，揭示出月球早期存在多起重大天体撞击事件，为解决月球岩浆演化和撞击历史两个关键科学问题作出了重大贡献。

古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一，也是第一个重要成矿期

瓦尔巴拉超大陆是一个理论上曾经存在的超大陆，自38亿年前开始形成，31亿年前成形，28亿年前分裂。

前寒武纪地质年表

今年世界地球日的主题是“珍惜自然资源呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”。那么，对于“生物大爆发”之前远古时代的地球，你又知道多少？今天，就让我们请来一位研究前寒武纪50多年的地质专家——来自中国地质调查局天津地质调查中心的沈保丰研究员，请他讲讲从46亿年前地球诞生到距今5.41亿年寒武纪开始近40亿年的漫长时光中，地球经历了哪些重大地质事件。

1 前寒武纪涵盖40亿年的地球时光，分为冥古宙、太古宙、元古宙三个地质时代

记者：说起寒武纪，人们会想到地球历史上第一次生物大爆发，大量且门类众多的海生无脊椎动物在几百万年的很短时间内“突然”地出现了。从此，地球逐渐成了一个生机勃勃、丰富多彩的“生命家园”。那么在之前的前寒武纪时期，地球又经历了怎样的演化过程？

沈保丰：地球的年龄是45.68亿岁，以5.41 亿年的寒武纪为界，之前约40 亿年的地质时代称为前寒武纪。

前寒武纪又分为冥古宙、太古宙与元古宙三个地质时代，是陆壳形成、生长、壳幔圈层分异耦合并形成稳定陆块的重要阶段。应该说，在这个漫长的时间尺度上，地球发生了一系列决定地球命运的地质大事件。揭示这些事件的性质和过程，对于理解行星演化、大陆的聚合与漂移、矿产资源的形成、生命的演变，以及地球未来的发展都具有重要意义。

记者：但以往人们了解得并不多。

沈保丰：的确。尽管它占据了地球生长期近87.7%的时间，但人们对这段时期的了解相当少。这是因为前寒武纪少有化石记录，且岩石已严重变质，不是已经破坏侵蚀，就是埋藏在显生宙地层之下。

目前，已知地球上地壳的最古老物质记录，是澳大利亚杰克山太古宙沉积砾岩中的碎屑锆石，它的年龄大约是44亿多年。

2 冥古宙的“黑暗地球”，经历了由天文行星演化到地质演化的质变

记者：地球形成的初始阶段是没有地壳的？

沈保丰：早期地球经历了由天文行星演化到地质演化的质变。

在冥古宙，即距今45.68亿年到40.3亿年，早期地球经历了一段“黑暗时代”，那是一段没有岩石记录的时期。

冥古宙又可分为混沌代和杰克山代或锆石代两个代，其分界线为44.04亿年。混沌代主要是太阳系及其早期地球等行星形成及演化时期，其间包括太阳系的形成、早期地球的增生、金属地核和硅酸盐地幔形成、月球的形成、一颗“火星大小”的行星撞击等天文行星演化事件。

距今44.04亿年左右，地球就进入到地质发展时期。在这一时期内，有原始地壳和原始地核起源，初始地幔、水、大气圈和海洋的形成，陆壳、洋壳及生命起源等重大地质发展问题，都需要人类进一步去认识和研究。

早期地球的研究是当今地球科学研究的热点和难点，因为有关近似火星大小的天体大撞击、全球岩浆海、地幔翻转、陆壳起源、生命出现等大事件都发生在这一时期。但因为在这时期保存的记录极少，又很难得出较完整的结论。因而人类对早期地球的认识程度极低。

从地质角度对早期地球的研究、获取相关信息的途径，其中对冥古宙碎屑锆石包含信息的研究尤为重要。

记者：人类都在哪里发现过冥古宙碎屑锆石？

沈保丰：保存较好的地点是西澳的Mt. Narryer、Jack Hills和Maynard。Mt. Narryer的碎屑锆石年龄为41.5亿年及42亿年；Jack Hills为44.04±0.08亿年，是全球最老的碎屑锆石年龄。

在中国大陆的西藏三江造山系中的喜马拉雅地块、北羌塘地块、北秦岭西端、北祁连走廊带、天山的东准噶尔和华夏造山系等7个地点，也发现了早于40亿年的碎屑锆石，其中有4个大于40.3亿年，3个接近4亿年。

3 太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、许多矿产形成的重要时期

沈保丰：太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、高度还原性水圈、大气圈和铁、金、铜、锌矿产形成的重要时期。

太古宙是陆核和陆壳巨量堆积时期。根据已有的地质资料，地球陆壳的80%～90%是在早前寒武纪形成的，绝大多数形成于太古宙中的中—新太古代。全球陆壳的巨量增生在29亿～27亿年，主要的岩石类型是高钠的长英质片麻岩，其次是镁铁质—超镁铁质火山岩。据推测，陆壳增生与超级地幔柱事件有关。

太古宙地幔热对流循环剧烈，构造活跃，火山活动速率较大，这有利于早期大陆物质大量产生，并漂浮于紊流状态的地幔之上。随着地球冷却，原始大陆固结为一些小陆块。依据南非卡普瓦尔和澳大利亚皮尔巴拉克拉通的年代学和古地磁研究，在33亿年左右，甚至可早到36亿年，可能有一些陆块增生并形成地球上第一个构造上更稳定的瓦尔巴拉超大陆。有专家提出，在太古宙末期，27亿年左右或25亿年，可能存在一个肯洛兰超大陆。约24亿年左右，肯洛兰超大陆开始裂解，形成了一系列的大规模放射状基性岩墙群，在23亿年左右形成了古元古代冰川事件。

记者：太古宙已经开始形成矿产资源？

沈保丰：太古宙形成的大量绿岩带中有着明显的成矿作用。

根据其规模、形态、形成时代、岩石组合、变质程度以及成矿作用等方面的差别，全球的绿岩带可分为4种类型：巴伯顿型（35亿～33亿年），形成时代较老，主要矿产有金、铁、铬和少量镍；苏必利尔型（27亿～26亿年），主要矿产有铜、锌、金、铁和少量镍；伊尔岗型（27亿～26亿年），产出的矿产有铜、镍、金、铁等；达瓦尔型（26亿～23亿年），与之有关的矿产有金、铁、锰等。

4 距今26亿～25亿年间，华北陆块发生了一次大氧化事件

记者：现在的中国大陆在太古宙时期经历了怎样的变迁？

沈保丰：太古宙地层在中国大陆出露面积为7.4万平方公里。中国大陆主要有三个陆块区，分别是华北、塔里木和扬子。其中，以华北陆块面积最大，变质基底分布范围最广，时代跨度最长——从略大于38亿年到18亿年。

作为中国最大的陆块，华北陆块的面积约30万平方千米。尽管与世界上其他陆块（克拉通）相比，它的面积不算大，但它不仅具有超过38亿年的漫长地质历史，而且经历了复杂的构造岩浆热事件叠加和改造，记录了几乎所有地球早期的发展的重大地质构造事件。

在26亿～25亿年，华北陆块是陆壳巨量堆积的高峰期。由于陆壳巨量堆积引起由缺氧到富氧的地球环境的剧变，构造体制重大转折，同时导致了元素的巨量迁移、重新分配和成矿。

一个有趣的现象是：华北陆块大约30万平方千米面积上，在26亿～25亿年间忽然大规模地形成了几千个规模大小不等的氧化物相条带状铁建造（BIF）型铁矿床，累计查明资源储量已达335.36亿吨，占全国铁矿总资源储量46%。这种在一个不是很大的地区集中产出几千个矿床和矿点，并呈氧化物相条带状铁建造的铁矿床产出，在全球很少见，华北陆块可能是唯一的地区。这也说明在新太古代26亿～25亿年时，华北陆块发生了一次大氧化事件。

记者：铁矿床的形成与氧化有什么关系？

沈保丰：铁是变价元素，在自然界有Fe2+和Fe3+两种离子存在。氧化环境中铁呈Fe3+状态存在，Fe3+的迁移能力极小。还原环境中铁以Fe2+状态存在，形成Fe(OH)2、FeCO3、FeCl2等化合物。因而氧化环境有利于铁的沉淀，还原环境有利于铁的迁移。即：在酸性环境下，铁的还原作用增强，促使二价铁被溶解到溶液中去；在碱性环境下，铁的氧化作用增强，促使三价铁从溶液中沉淀下来。

在华北陆块在26亿年之前，由于强烈的火山和洋底的喷流作用，大气圈和海盆基本是处于强酸性和强还原的环境，在盆地中大量的铁呈二价离子、氢氧化铁或其他络合物形式存在海盆中。在26亿~25亿年由于处于氧化环境，Fe2+便从溶液中沉淀下来，形成了大量的铁矿。

5 古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一，也是第一个重要成矿期

沈保丰：古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一。在此期间，发生了古元古代初超大陆裂解、大量基性岩墙（席）侵位、大量巨厚被动陆缘型沉积建造、大陆壳的快速生长、俯冲—碰撞造山作用的首次出现等。同时，这一时期构造体制发生了本质的变化，由太古宙全活动体制转换为活动带和稳定地块并存的构造格局。出现不同规模、不同构造性质的活动带、裂陷槽、岛弧带、活动大陆边缘、被动大陆边缘等。

记者：全球古元古代大致发生了哪些重大地质事件？

沈保丰：24.2亿～22.5亿年在古元古代初期，发育有广泛的冰川活动，产生了全球性的地幔慢速下沉和大气圈的氧化。

这个时期的古老冰川活动被称为休伦冰川活动。它紧随在肯洛兰超大陆破裂、大氧化事件在全球广布条带状铁建造之后。在24.2亿～22.5亿年全球岩浆活动寂静期之后，从22.5亿～20.6亿年岩浆活动重新活跃，出现以玄武质岩浆活动为代表的全球事件。古元古代中期，也是磷矿产生的重要时期。

20.6亿～17.8亿年是地球历史上重要的地壳生长期，世界上最大镁铁—超铁镁质层状侵入体以及南非含大量矿产的大规模基性布什维尔德岩浆岩省，就产生于这一时间。这一全球的构造事件还导致了哥伦比亚超大陆在距今18亿年时的形成。

此时的华北陆块也发生了与超大陆形成有关的造山事件。大量丰富的地质记录证实，在古元古代末18.5亿年完成了最后一次前寒武纪聚合造山和变质作用，完全固结成为一个整体的刚性克拉通。在古元古代末，经吕梁运动，华北、塔里木、华南等古大陆相联，组成一个统一的中国古大陆的结晶基底。

全球哥伦比亚超大陆形成后，从17. 8亿年开始陆续进入裂解期，形成裂谷盆地和被动陆缘盆地。

古元古代也是地史上第一次十分重要的成矿期。它以矿种多、成矿规模大、矿床类型复杂著称。比如中国就有大量这一阶段因古大陆裂解离散-造山而产生的矿产，构成了铁、铜、铅锌、金、硼、菱镁矿、滑石、金红石等矿床成矿带和成矿系列。

6 “雪球地球事件”之后，温室效应导致地球变暖，元古宙进入尾声，显生宙拉开序幕

记者：从您的讲述来看，早期地球虽然没有大量生物出现，但故事也是惊心动魄。

沈保丰：的确非常精彩。

17.8亿～8.5亿年是地球演化过程中相对稳定期，以硫化物发育的深海洋、疑源类的缓慢演化、哥伦比亚超大陆的解体和距今11亿～9 亿年罗迪尼亚超大陆的汇聚为主要特色。

8.5亿～5.41亿年是地史中由隐生宙向显生宙过渡的重要阶段，也是生命演化最关键的时期。在这时期的开始阶段，即从7.7亿年开始，地球进入了元古宙第二次环境剧变阶段，广泛发生低纬度冰川，整个地球覆盖着冰雪，形成一个雪球，称为“雪球地球事件”。

记者：“雪球地球”？连赤道也被冰雪覆盖吗？

沈保丰：当然。全球年平均气温低达-50C°，海洋表面冰层达到1000米厚。整个地球成为一个雪球。

这也是元古宙休伦冰期后的第二次全球冰雪时期。

在新元古代中期，罗迪尼亚超大陆裂解。在这一时期，地球构造运动加强，广泛形成陆内裂谷，同时引起大规模风化剥蚀和沉积作用，使大气中CO2的消耗量大大超过火山喷发释放的CO2量，并出现“冰室效应”：全球气温迅速降低，首先在地球两极的海洋上形成冰盖，随着冰盖面积的扩大，冰面对阳光反射增大，加速了地球表面的气温下降，直至全球冰冻，形成“雪球地球”景观。

不过，有一句话叫物极必反。由于温度极低，水文循环基本停滞，几乎没有降水作用，消耗CO2的化学循环基本停止。但同时，地球上的岩浆作用依然活跃，火山喷发释放出大量的CO2，且不断增加。经过上千万年的日积月累，大气中的CO2终于达到了一个足够高的浓度，便又产生了强大的温室效应。之后，地球迅速变暖，冰雪大片消融，最终出现了另一极端——解冻加速，一场酷热随之而来。

随之而来的还有生物界的蓬勃孕育。6.35 亿年，埃迪卡拉纪开始，埃迪卡拉动物群首现，至5.41亿年寒武纪生物大爆发，元古宙结束，显生宙拉开序幕。

7 元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期，中国至少有该时期形成的超大型矿床40余处

记者：看来，中—新元古代是地球演化历史上最重大的变革时期之一，为之后地球成为丰富多彩的生物家园奠定了地质基础和气候基础。

沈保丰：我今年83岁，是从1964年开始研究前寒武纪矿床。我想要告诉大家的是，地球演化和环境变化也与成矿作用息息相关。如，“雪球地球事件”为我国的华南地区留下了大量的铁矿、锰矿和磷矿，特别是锰和磷，规模很大，品位很高。

记者：那么，我国前寒武纪矿床主要有哪些矿种？

沈保丰：中国前寒武纪超大陆旋回与成矿作用关系十分密切，我们曾提出，中国前寒武纪大规模成矿作用的主要控制因素是大地构造背景和大型地质构造环境。我国前寒武纪有包括铁、铜、镍、锌、稀土、金、磷等矿种在内的14个矿种产出超大型和特大型矿床，其中超大型矿床40多处、特大型30多处。

记者：有哪些是我们现在熟知的大矿？能举个例子吗？

沈保丰：比如白云鄂博。

记者：我们知道位于内蒙古的白云鄂博矿赋存着大量稀土，在我国乃至世界稀土工业占据举足轻重的地位。它也是在前寒武纪哪个阶段形成的？

沈保丰：白云鄂博稀土、铌、铁矿床是我国中元古代一个世界级的巨型矿床。初期，我国开发白云鄂博是开采铁矿石，后来才发现并应用其中的稀土、铌等重要矿产资源。

如果说中国稀土的资源储量约为世界稀土资源储量一半，其中白云鄂博稀土资源储量就能占到全国稀土资源储量的近九成。如今，人们已在矿区内已发现73种元素，构成160种矿物，有综合利用价值的矿产达26种，除稀土之外，铌、钍资源储量都占世界第二位。

白云鄂博矿床有着复杂的形成历史。

据研究，白云鄂博矿床有两次成矿期，是早期中元古代以铁-铌-稀土矿为主的岩浆型和晚期加里东期为铌—稀土矿热液叠加而形成的多成因、复合型的叠生矿床。

在中元古代早期，大约17.5亿年左右，随着全球哥伦比亚超大陆的裂解，太古宙的华北陆块也开始裂解，形成白云鄂博裂谷，并在裂谷中沉积了白云鄂博地层及有关岩浆岩。在14亿～12亿年，这里火成碳酸岩呈岩床或似层状体和岩墙侵位。就在火成碳酸岩岩浆熔离过程中，形成了岩浆期的稀土—铌—铁矿床。这也是白云鄂博的主矿化期。

在5亿年～4亿年加里东期，这里又叠加了一期构造热事件，形成了第二期稀土、铌热液矿脉。它们也是地壳深部物质部分熔融的产物。

沈保丰：总的来说，前寒武纪中的元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期。除了白云鄂博超大型稀土—铌—铁矿床外，中国此时形成的知名矿床还有：内蒙古东升庙超大型硫铁—铅—锌矿床、甘肃金川超大型铜镍矿床、海南石碌超大型铁矿床、贵州松桃西溪堡（普觉）超大型锰矿床、贵州松桃道坨超大型锰矿床、贵州开阳超大型磷矿床、贵州瓮安超大型磷矿床、黑龙江柳毛超大型石墨矿床、黑龙江云山超大型石墨矿床等。

记者：大自然的奥秘真是太多了。谢谢您为我们分享了一段有关早期地球的精彩故事。

专家出镜

沈保丰，研究员、博士生导师。1959年毕业于前苏联乌克兰顿涅茨克工业大学地质系，曾任原地矿部天津地质矿产研究所所长（现为天津地质调查中心）。50多年来，主要从事矿床、前寒武纪地质、区城成矿规律和成矿预测研究，专长前寒武纪成矿作用；先后发表论文100多篇，出版专著14部；曾获国家科技进步奖、省部级科技或果奖等多项，1992年起享受国务院特殊津贴等。

为更好地开展矿产地质志总志研编，总结大地构造背景与成矿的关系，中国地质调查局矿产资源研究所（以下简称“资源所”）项目办2022年11月23日邀请我国著名构造地质学家、中国科学院院士任纪舜莅临“矿产志+”论坛，讲授中国大地构造研究最新进展和研究成果。论坛由中国地质科学院矿产资源研究所副所长王登红研究员主持，300多名地质同行线上线下参加了论坛。

任纪舜院士的报告由大地构造学发展历程展开，从地球系统全球整体动力学角度将大地构造学发展到研究地球整体多圈层构造研究的新阶段，提出了地球系统多圈层构造观的理论框架体系，认为太阳能、地球系统多圈层相互作用和相对运动以及宇宙天体运行的联合作用是各种地质作用的动力源泉。报告更强调地球深部作用，即壳与幔、幔与核以及核、幔、壳不同层次之间的相互作用主导了地球系统多圈层之间的相互作用，从而控制大地构造作用过程。任纪舜院士从全球动力学角度，重新建立中国大地构造演化的时间标尺，强调了构造演化发展的过程（造山旋回），提出并划分了巨旋回、旋回和主要造山运动；从全球动力学角度重新划分了中国的显生宙断裂系统，划分出9大断裂系、160余条重要断裂带；从全球动力学角度重新划分中国及邻区显生宙的构造单元，划分出古亚洲洋、特提斯、太平洋三大构造域及相应的三大成矿域，总结了各构造域的总体构造和成矿特征，并将中国及邻区大陆地壳按形成时代划分出“三大”、“三小”克拉通和10大造山系等基本构造单元；按受控的动力体系，划分出印支前、印支−燕山、喜马拉雅三个不同阶段的构造单元。任纪舜院士最后对早前寒武纪、晚前寒武纪和显生宙大地构造以及古亚洲洋、特提斯−古太平洋、印度洋−太平洋三大动力体系及其形成的古亚洲洋、特提斯、太平洋三大构造域的新认识和新进展作了介绍。

任纪舜已经耄耋之年，仍然奋战在科研第一线，不断创新发展中国大地构造学，更新绘制亚洲地质图和大地构造图。王登红研究员号召年轻一辈会后要认真学习，将任纪舜院士的科研精神和成果融入自身今后的科研工作中，特别是要学习任纪舜院士专心致志、心无旁骛、真做学问、做真学问的科研精神，做好科研，为中国地质事业发展做出贡献。

由中国地质调查局地质研究所北京离子探针中心刘敦一研究员和地质所海外高级访问学者澳大利亚科廷大学Alexander Nemchin教授领衔的研究团队在嫦娥五号返回月球样品研究方面取得重大进展，证明月球在19.6亿年前仍存在岩浆活动，使目前已知的月球地质寿命“延长”了10亿年，为完善月球演化历史提供了关键科学证据。北京时间10月8日凌晨，国际顶级学术期刊《科学》（Science）在线发表了相关研究论文“嫦娥五号年轻玄武岩的年代与成分”。这是以嫦娥五号返回样品为研究对象发表的首篇学术成果，刘敦一研究员与Alexander Nemchin教授为论文共同通讯作者，车晓超博士为论文第一作者。

自美国和苏联分别执行“阿波罗（Apollo）”和“月球（Luna）”月球探测任务以来，在对这些样品进行长达52年的科学研究后，人类对月球的地质演化历史有了更清晰的认识，但月球的岩浆作用在何时停止，即月球在地质意义上何时死亡，这一月球演化历史研究中的重大科学问题仍未得到解决。此前发现月球最年轻的岩浆活动约为29亿年。此次嫦娥五号采样位置设计在了月表最年轻的月海玄武岩区域，所采集的样品应含有年轻的月球玄武岩，全世界科学家都满怀希望，期待从嫦娥五号样品研究中获得更年轻的岩浆事件结果，以完善月球岩浆演化历史。

中国地质调查局地质研究所北京离子探针中心团队在今年7月获得嫦娥五号样品后，立即着手对样品中的岩石和矿物进行了密集、高强度的元素和同位素分析工作，并在此基础上开展了系统的年代测定，研究团队中国内外成员实时远程讨论，用详尽的微区原位高分辨率二次离子质谱（SHRIMP）定年数据和坚实的岩石矿物地球化学数据，证明月球直至19.6亿年前仍存在岩浆活动，使目前已知的月球地质寿命“延长”了10亿年。

北京离子探针中心被国外同行赞誉为“世界著名地质年代学研究平台，世界上运行最成功的实验室之一”。中心刘敦一研究员团队自2007年起便与国际知名学者合作开展月球样品研究，凭借高灵敏度、高分辨率二次离子质谱（SHRIMP）的技术优势，在国内率先完成了阿波罗（Apollo）12、14和17号样品的分析研究工作，揭示出月球早期存在多起重大天体撞击事件，为解决月球岩浆演化和撞击历史两个关键科学问题作出了重大贡献。

近日，李四光纪念馆系列科普丛书之《听李四光讲宇宙的故事》、《听李四光讲古生物的故事》正式出版发行。该套图书共分三册，其中《听李四光讲地球的故事》已于2019年出版，均由李四光纪念馆编著，北京大学出版社发行，北京大学李四光中队讲师团成员参与编辑。

听李四光讲故事系列科普丛书

本次发行的《听李四光讲宇宙的故事》、《听李四光讲古生物的故事》分别从“天文”和“古生物”角度出发，通过细腻精彩的讲述、丰富有趣的问题以及精美动人的插图，带领读者飞向浩瀚的宇宙，细数天空中的点点繁星和它们背后的故事；穿越38亿年的时空，一起探索地球生命起源和演化的奥秘。

《听李四光讲宇宙的故事》

《听李四光讲古生物的故事》

作为弘扬李四光精神、普及地球科学知识的重要阵地，李四光纪念馆深入研究并积极开展将李四光著作科普化的工作。《天文•地质•古生物》是李四光应毛泽东主席要求编写的科普著作，其中系统科学的思想与现今科技发展方向一致，于2017年被科技部评选为全国优秀科普作品，对开展地学科普教育具有指导意义。

听李四光讲故事系列科普图书就是《天文•地质•古生物》科普化的成果，受众主要为中小学生。全书从天体起源谈到地球内部的奥秘，从生命的演化讲到人类对地球的探索，在兼具知识性和趣味性的同时，展示了科学发展的曲折历程，提出了科学探索的思路方法，倡导了求实创新、独立思考、持之以恒的科学精神，是写给青少年的优秀科普读物。让我们跟随李四光的脚步，开启一段奇妙的科学旅程吧！

新矿物的发现数量、研究深度及分析技术水平展现了一个国家基础科技的软实力与硬实力，是国家综合实力的体现。近年来，我国加大了对新矿物研究的支持力度，我国新矿物事业迎来了难得的发展契机。今年上半年，自然资源部中国地质调查局就交出了一份漂亮的答卷：该局发现的钾绿钙闪石、灵宝矿、太平石3种矿物先后通过国际矿物学协会新矿物命名与分类专业委员会（IMA CNMNC）的严格审查，经投票正式认定为新矿物。

半年之内3种新矿物获得IMA CNMNC认证，具有十分重要的理论意义与实践意义。3种新矿物的发现丰富了国际矿物学宝库的内容，增加了可用矿物资源种类，为青年地质学者提供了成长空间，提高了我国矿物学基础研究水平，促进了矿物学学科发展，提升了我国学者在国际矿物学领域的影响力。

记者日前专访了钾绿钙闪石主要发现人、中国地质调查局成都地质调查中心高级工程师任光明，灵宝矿主要发现人、中国地质科学院矿产资源研究所博士简伟，太平石主要发现人、中国地质调查局天津地质调查中心工程师曲凯，不仅了解了新矿物发现过程中的动人故事，还领略到了青年地质学者的独特风采。他们的勤奋、认真、坚守，是地质事业的希望所在。

钾绿钙闪石：曲折的过程 美好的结局

2019年4月3日，一个令任光明十分兴奋的日子。在这一天，他潜心研究了十余年的“宝贝” 终于有了“身份证”。经过国际矿物学协会新矿物及矿物分类、命名专业委员会的严格审查，21位国际新矿物评审专家全票通过，并由主席Ritsuro Miyawaki最终批准，由任光明为主要发现人的钾绿钙闪石正式被认定为新矿物。

家庭是人类社会的细胞， 而矿物则是组成地球和外天体的细胞，发现新矿物就是发现人类尚未认知的天然无机物。谈起新矿物的认证与发现，任光明侃侃而谈：“IMA CNMNC规定，矿物种主要以其化学组成和结晶学性质为基础加以确定，如果发现一个矿物，其化学性质和/或结晶学性质与任何已存在的矿物种明显不同，则存在着该矿物为新种的可能性。新矿物的发现与研究不仅是对矿物学学科发展的重要贡献，还可能对地球系统科学的发展尤其是矿产资源的开发及利用有着重要的理论意义和实际价值。”

任光明在四川会理菜子园增生杂岩地区跑路线

正是深知发现新矿物的重大意义，十余年来，任光明从未放弃过钾绿钙闪石研究。本世纪初，任光明从有关文献中获悉，内蒙古克什克腾旗大乃林沟出产位于火山机构中的“角闪石岩”，这种矿物虽然有被命名，但是一直未得到IMA CNMNC正式批准。从此，进一步验证这种矿石的结构，获得IMA CNMNC正式批准，成了任光明研究的一个重要组成部分。

钾绿钙闪石的认证之路异常艰辛。回顾十余年来的经历，任光明说：“新矿物的发现是有前提和条件的，那就是要有充分的心理准备，要有前瞻性和预判性。”在这种信念的支撑下，任光明一路披荆斩棘，最终获得了成功。2010年～2015年期间，任光明分别对钾绿钙闪石单矿物进行了电子探针测试分析，确定了其化学式。为了进一步研究钾绿钙闪石矿物的物理和矿物结构特征，以及与钾钙闪石的关系等，在中国地质大学（北京）对单矿物进行了莫氏硬度、扫描电镜分析测定，同时开展了矿物X射线粉晶衍射分析。钾绿钙闪石的粒度约0.02毫米~0.25 毫米，绝大多数的钾绿钙闪石颗粒肉眼无法区别于钾氯绿钙闪石矿物种。由于钾绿钙闪石粒度微小，再加上常发育有聚片双晶，钾绿钙闪石的晶体结构精测成了钾绿钙闪石新矿物研究的“拦路虎”。为了清除这个“拦路虎”，任光明跑了很多路，走访了很多人，最终在中国地质大学晶体结构研究室李国武教授(亦是钾绿钙闪石发现者之一)的帮助下，终于圆满完成了钾绿钙闪石的晶体结构精测，新矿石的认证之路取得了实质性进展。

2016年~2017年，任光明在云南珠宝科学研究院对矿物进行了折光率测试，但因矿物颗粒太小，测试结果不理想。面对这样的结果，任光明并没有放弃，而是奔赴中南大学，在该校粉末冶金国家重点实验室对单矿物进行了穆斯堡尔分析，刻画了其微观结构特征，并将其与已知角闪石类矿物比对，最后确定了该矿物为角闪石族的一种新成员矿物。此时，一切准备工作就绪，新矿物认证之路正式开始。收集数据、整理材料、编写新矿物申报书……几经周折，最终21位国际新矿物评审专家全票通过，2019年4月3日钾绿钙闪石正式通过认证。

迄今，人类认知并得到国际矿物协会新矿物、命名及分类委员会认可的角闪石矿物种数量已超过100个。但遗憾的是，在这些角闪石超族矿物种成员中，以前未有我国学者的建树。钾绿钙闪石的发现，代表着我国在角闪石超族矿物种成员的首次突破，翻开了历史新篇章。任光明说：“目前，还有过百种角闪石族成员的命名虽获得了IMA CNMNC的认可，但尚未取得IMA CNMNC的批准。换言之，至少还有上百种已命名但并未被IMA CNMNC批准的角闪石族矿物，是有待人们发现和研究的潜在新矿物，这也是我们今后努力的方向。”

机遇与挑战并存。角闪石留给了我们一个巨大的未知世界，钾绿钙闪石的发现只是开始，而非结束，相信在一批又一批地质人的坚守与努力下，我们离下次新矿物的发现并不遥远。

灵宝矿：微小的细节 巨大的惊喜

2019年5月23日，对很多人而言，都是一个极为普通的日子。但是对简伟而言，却有着不同寻常的意义。经过国际矿物学协会新矿物及矿物命名委员会两轮的严格审查、投票，简伟发现并命名的新矿物——灵宝矿最终获得认可。

偶然的经历，不懈的钻研，往往成就的是一段传奇。2012年，中国地质科学院资源所项目团队在灵宝市行政区内的小秦岭金矿石样品的黄铁矿中无意间发现了一批金黄色的微米级矿物包裹体，这些矿物包裹体在显微镜下的反射色为金黄色，与自然金极为类似，最初也被认为是自然金或银金矿。但偶然的一次电子探针分析发现：灵宝矿并不含金，是一种银碲化合物！这一个微小的细节却让简伟和他的伙伴们异常兴奋，最终也为他们带来了巨大的惊喜。

简伟在小秦岭金矿天井下记录相关数据

在矿物世界中，差之毫厘极可能是天壤之别，一个细微的差别带来的可能是天翻地覆的变化，也可能是一种新矿物的问世！为了进一步验证他们的发现，简伟与伙伴们立刻行动，通过电子探针对几十个灵宝矿颗粒进行了系统检测，证实了其具有全新且稳定的化学组成：三碲化银（AgTe3），其碲含量远高于其他三种已知银碲化合物。此外，其显著的金黄色反射色也明显区别于其他银碲化合物。这一重磅消息终于为灵宝矿验明正身，也预示着一种新矿物即将诞生。

为灵宝矿进行认证的灵感来自简伟的校友——克劳斯塔尔工业大学的Alexandre Raphael Cabral博士。彼时，Alexandre Raphael Cabral博士刚刚成功申请了新矿物Kitagohaite ，并公布了研究过程。这给了简伟以及他的伙伴巨大的信心，让他们毅然踏上了灵宝矿的认证之路。从2014年到2018年，通过开展扫描电镜分析，初步确定灵宝矿是单一的化合物而非多种矿物的亚显微共生，通过对透射电镜薄片样品分析，成功获得灵宝矿的透射电子显微镜选区电子衍射数据（SAED），再通过完成电子背散射衍射（EBSD）分析，从而进一步证实灵宝矿的晶体结构等步骤，灵宝矿的样品辗转于中国、德国等十几个实验室，被一次次拍摄、查看、计算、检验，终于在2018年与2019年交接的时刻，国际矿物学协会新矿物及矿物分类、命名专业委员会接收了灵宝矿作为新矿物的申请材料，最终于2019年5月23日灵宝矿正式成为全球最新矿物！

灵宝矿的发现不仅仅是为我国新增加了一个矿物，对小秦岭地区地质工作的开展也具有十分重要的意义。简伟表示：“灵宝矿发现于小秦岭含金石英脉的富金地段，此处矿石中还发现大量的自然金-含铋铅碲化物的矿物组合，其形成晚于灵宝矿及与其共生的含金碲化物（针碲金银矿），这说明含灵宝矿的矿石样品本身就是金矿石，且富金石英脉，是多次含金流体活动叠加成矿的结果。同时，灵宝矿及与其共生的针碲金银矿、六方碲银矿、黄铜矿、斑铜矿代表了一次单独的金成矿阶段（或期次），这些矿物组合反映成矿流体有较高的硫逸度和碲逸度，具有岩浆-热液流体的特征，暗示小秦岭金矿田下部可能存在与金矿化成因上有关的岩体，从而进一步说明小秦岭金矿田深部可能还存在较大的成矿潜力。”

谈及灵宝矿的发现，简伟显得很谦虚：“灵宝矿的发现，这份荣誉不仅仅属于我个人，更属于我们整个团队。自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室先后承担了国家‘973’计划、支撑计划、国际合作项目、国家基础性研究项目、自然科学基金重点和面上项目以及省部级项目等科研项目的工作，是国内目前惟一一个以矿产资源形成过程、分布规律和勘查评价技术为研究方向的实验室，依托于中国地质科学院矿产资源研究所和中国地质调查局，我们将成矿-找矿理论研究与勘查评价有机地结合在一起，从而使研究成果能迅速地在实践应用中得到检验和提高。”

太平石：初心的坚守 奇迹的创造

2019年6月6日，对曲凯和自然资源部中国地质调查局天津地质调查中心研究团队来说，是一个值得铭记的日子。由该团队发现并申报的新矿物（太平石），经国际矿物学协会（IMA）新矿物命名及分类委员会（CNMNC）投票通过并正式获得批准。“太平石”的发现，增加了自然界新矿物，乃首次在国内发现“羟硅铈矿”、“氟镧矿”，丰富了我国稀土矿物种类，补全了两种矿物的国际谱学数据空白。

新矿物的发现属于矿物学领域重要的基础性研究工作，素有“矿物学奥林匹克”之称，是一个国家矿物学研究水平的重要标志之一，可为人们认知与利用自然界中新物质提供科学依据。作为“太平石”的主要发现者，曲凯本身有着深厚的矿物研究功底，主要从事关键矿产调查与成因矿物学研究，主持国家自然科学基金青年基金项目“国内首次发现的硅稀土石、氟镧矿矿物学特征及其成因研究”，中国地质调查局地质矿产调查项目“河南省官坡-军马河地区放射性及三稀元素矿产远景调查”、“准噶尔盆地南缘砂岩型铀矿蚀变作用与铀源调查”等。据曲凯介绍，太平石发现于河南省西峡县太平镇稀土矿2号矿脉中，颜色为浅红至红棕色，单偏光下为灰白色。该矿物与铈褐帘石、羟硅铈矿、氟镧矿、萤石、方解石等矿物紧密共生，矿物粒度一般为100微米×200微米。在硅铈石族矿物里，太平石是第四个被发现的自然矿物，其它三个矿物分别为硅铈石、硅镧石和铝硅铈石。目前，太平石全型标本已存放于中国地质博物馆。

曲凯(右一)和项目组成员在西峡军马河花岗伟晶岩型轻稀土矿点进行系统取样

“滴水不成海，独木难成林。”谈到太平石的发现，曲凯说：“太平石的发现，是我们整个团队共同的智慧结晶，是我们整个团队共同努力的结果。继在国内首次发现氟镧矿、羟硅铈矿并填补国际谱学数据空白后，太平石是我们团队的又一重要创新性研究成果。罕见富氟稀土硅酸盐矿物以及稀土氟化物的发现，不仅丰富了我国稀土矿物种类与研究资料，对深入研究稀土矿的矿床成因和提升矿床经济价值具有重要意义，同时也会为人工合成稀土纳米材料技术提供新的参考。”

“太平石”的发现，既来源于曲凯对地质事业的无限热爱和对地质科研工作的不懈追求，也来自豫西成矿带地质矿产调查团队对地质事业的坚持与坚守。自2011年成立以来，中国地质调查局天津地质调查中心豫西成矿带地质矿产调查团队，充分发挥地方地质队伍的技术优势和区位优势，牵手河南省地质调查院、河南省核工业地质局、河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院等六家地勘单位共同工作。该团队大力弘扬“三光荣”精神，把汗水和智慧泼洒在深山老林里，把科技创新融汇在祖国的大地上，从基础地质资料收集与整理研究入手，系统收集并综合整理了以往豫西地区地质、物探、科研和矿产成果资料，总结了区域贵金属、有色金属、铀矿等关键矿产成矿地质背景，对各类型典型矿床成矿特征、成矿时代、成矿规律、成矿模式等进行了总结，为太平石的发现打下了坚实的基础。

“太平石”的发现，只是该团队投身地质事业、忘我工作的一个缩影、一个成果，他们的足迹更远，他们的梦想更远。为适应国家对清洁高效和能源的需求，该团队积极开展铀矿找矿选区研究，在北秦岭灰池子岩体外围圈定铀找矿远景区16个、铀异常区6个，创新性地总结了“红、黑、粗、高” 的找矿标志，大大提高了找矿效率，实现了河南省铀矿找矿方面的新突破；为适应国家新时期信息化和智能化等高科技新产业发展对关键矿产资源的新需求，团队把三稀元素矿产作为豫西地区找矿的新领域，圈定了三稀元素矿产找矿远景区6处，并通过与国外合作，对含矿伟晶岩进行了精细测年，梳理了北秦岭晚古生代构造-岩浆-三稀元素成矿事件，揭示出该区关键矿产巨大的找矿潜力，为该区下一步找矿工作部署提供了坚实依据；为改变豫西老区经济落后的局面，使老区人民尽快脱贫致富，开展金、银、铁、铜、镍、铅、锌、钼等矿产资源调查选区研究，圈定了一大批找矿远景区，为豫西老区经济发展提供了资源支撑。

每一种矿石背后都是一段历史的浓缩，每一种矿石背后都有一段感人的故事，每一种矿石背后都有着地质人的坚守与付出。党的十八大以来，国家将地质科技创新摆在更加重要位置，国家对探索性、创新性、原创性强的项目支持不断加大，这对基础地质研究人员而言，是一个好消息。我们相信，有了国家政策与资金的大力支持，有了一代代地质人的坚持与坚守，我国新矿物事业将会带给我们越来越多的惊喜！