崇尚科学重实践 科教结合创佳绩——石家庄经济学院幔枝构造科研集体创业纪实

齐宝辉，张卫东，高志华，陈 超

1.石家庄经济学院 宣传部，河北 石家庄 050031；

2.石家庄经济学院 科技处，河北 石家庄 050031；

3.石家庄经济学院 地球科学博物馆，河北 石家庄 050031

崇尚科学重实践 科教结合创佳绩
——石家庄经济学院幔枝构造科研集体创业纪实

齐宝辉1，张卫东1，高志华2，陈 超3

1.石家庄经济学院 宣传部，河北 石家庄 050031；

2.石家庄经济学院 科技处，河北 石家庄 050031；

3.石家庄经济学院 地球科学博物馆，河北 石家庄 050031

石家庄经济学院活跃着一支科研团队，多年来他们展开了变质核杂岩—盆山耦合—一盆多山—地幔热柱多级演化等系列研究，在此基础上提出了“幔枝构造理论”。这一新理论被应用于新一轮地质找矿研究，特别是在指导老矿山深部、外围找矿中效果显著。同时，他们将该理论应用到教学中，启迪思维，培育英才，教学相长，收到良好效果。

幔枝构造理论；地质找矿；科研团队

石家庄经济学院幔枝构造科研集体经过多年的科研攻关，不仅创新了理论成果，提出了“幔枝构造”新理论，而且在地质找矿的应用中取得了重大突破。张宣地区、太行山北段、冀东等地多处找矿取得新进展，并在河北、山西、河南、山东、内蒙等省市得以推广。他们还把科研成果及时地运用到教学中，教学相长，效果显著。这支团队的主要成员是牛树银、王宝德、孙爱群、张建珍、马宝军、陈超以及各位老师指导的十几名硕士生和博士生。

一、执著求索创新，自主提出新理论

现代世界竞争的焦点是综合国力的竞争，综合国力竞争的重点是科学技术，而科学技术的基础是教育。作为高校教师自知责任重大，更需知难而进，勇于攀登，挑起教学与科研两副重担。组织队伍加强实践，团结协作联合攻关，为学校的学科建设、专业建设、课程建设、师资队伍建设以及我国的地质找矿建功立业。

这支团队的主要学科带头人是牛树银教授，他早年毕业于北京大学地质学系。1996年入选地矿部首批“百名跨世纪科技人才培养计划”，1999年获“国务院政府特殊津贴”，2000年获教育部“高等学校骨干教师资助计划”资助，荣获“河北省优秀科技工作者”、“河北省教学名师”、“河北省特等劳动模范”等称号，2011年被评为“河北省管优秀专家”。曾任石家庄经济学院资源与环境工程系系主任（1996-2002）、资源学院院长（2003-2008），现任幔枝构造研究所所长。

牛教授教学科研任务非常繁重，为了确保教学科研两不误，他合理安排调整教学和科研时间，集中上完课后就指导学生进行野外实习和地质调研。夏日里，他带领学生头顶烈日，带上简单的干粮和用水便开始了一天的翻山越岭。在这样无数个艰苦的日子里，他们的足迹踏遍了河北太行山、燕山地区的大小山脉，考察过大兴安岭、胶东、小秦岭等成矿集中区。他们的汗水浇灌出了累累硕果，短短的几年里，牛教授和他的团队完成或正在进行多项国家级、省部级科研项目，在成矿理论方面取得了重要进展，在地质找矿方面取得了重大突破。

河北燕山-太行山地区地处华北地幔亚热柱的腹地，具有独特的大地构造位置和巨大的矿产资源潜力。牛教授和他的团队一直注重华北东部地区大陆动力学研究，着力探讨金等成矿元素的深部来源。几年中先后出版了《地幔热柱多级演化及其成矿作用》、《幔枝构造理论与找矿实践》、《幔枝构造与资源环境》和《深部矿源与张宣幔枝构造成矿》等8部专著、发表科技论文200余篇，其中三大检索论文30余篇。专著和论文对近期项目研究作了阶段性总结，重点讨论了地幔热柱多级演化、成矿物质的深部来源、迁移通道和聚集成矿空间等问题。著名地质学家、中国科学院院士翟裕生教授在为《幔枝构造理论与找矿实践》写序中认为“将地幔热柱研究与区域地质演化相联系，将幔枝构造与构造—岩浆—成矿带相对应，使当代地学基础研究的一项重大理论成果与区域成矿的具体研究相结合，在地幔热柱研究与成矿区带研究之间架设了一座桥梁，是对区域成矿学的一个重要贡献。”同时，这些成果也受到了地矿、冶金、有色、武警黄金等单位地质学家、技术人员以及地勘单位的关注。

其实提出“幔枝构造理论”也经历了近20年的探索和与地质队有丰富经验的专家开展联合攻关。20世纪90年代正值前沿理论“变质核杂岩”被引进的时代，牛树银等在查阅、翻译了多篇有代表性的文献后，写成综述文章在项目组研讨，认为太行山区阜平杂岩、赞皇杂岩与外围盖层的组合关系及其变形构造特征具有变质核杂岩特征。认为变质核杂岩是一种构造运动作用，美国西部科迪勒拉地区的变质核杂岩主要发育于第三纪，而在太行山被推广到中生代，提出了太行山区阜平变质核杂岩和赞皇变质核杂岩。发表了“太行山变质核杂岩的特征及其成因探讨”（1994），出版了《太行山区地壳演化及成矿规律》（1994）。

在把太行山区与相邻华北断陷进行对比时，发现了相邻盆地与山脉存在一定的耦合关系，因为假设变形前岩石圈厚度基本相近的话，变形后太行山阜平杂岩核部上隆了10km,而阜平杂岩的山根却向下坳陷了5km。与其相邻的华北断陷区比较，地幔向上隆升了5km，而其上部地壳却断陷了5～6km。这就产生了疑问：盆地区地幔上隆与上部断陷使岩石圈变薄所挤出的物质哪里去了？而相邻阜平杂岩区山脉上隆与山根下拗形成的空间又是被谁充填了？进而得出认识：地幔上隆至岩石圈之下时，除熔融部分地壳岩石形成新的岩浆活动的同时，部分地幔物质呈蘑菇状拆离到太行山下，在被山区陡倾韧性剪切带切割时，造成减压释荷形成深熔岩浆，岩浆的上侵，特别是中酸性岩浆的侵入，使岩石发生密度倒转，地球物理上表现出负重力异常，导致岩浆活动并带动变质围岩一起隆升，上部盖层则发生大规模正向拆离滑脱，以至于在山区形成典型的变质核杂岩构造。而在盆地由于地幔物质的喷溢和拆离，以及对地壳的热熔作用，使其上部发生热断陷作用，并逐渐形成典型的盆山耦合关系。该研究成果在《地学前缘》杂志上发表了“造山带与相邻盆地间物质的横向迁移”（1995）。

刘和甫教授专门著文论述了挤压形成的山岭与挤压盆地的耦合关系，伸展形成的山岭与伸展盆地的耦合关系，走滑形成的山岭和走滑盆地的耦合关系。科研团队在深入研究太行山与华北断陷盆地耦合关系时，发现华北东部很有特色，它以华北断陷为中心盆地，其西与太行山耦合，其北与燕山耦合，其南与大别山耦合，而其东与胶辽山地耦合，也就是说华北盆地与其外围的若干山岭形成耦合关系。这一认识在《地质学报》英文版发表了“华北东部中新生代一盆多山耦合成因”（2004）。

在探讨其成矿作用，特别是把华北断陷盆地外围的太行山、燕山、胶辽、大别等成矿集中区的成矿作用进行对比时，发现各山系形成时间、岩浆活动、构造变形、成矿作用、深部流体、成矿时代等均有一定的可比性，成矿物质均来自深部，那么，这个深部有多深呢？查阅了大量有关文献，深入思考了作者研究的基本认识，逐渐考虑明晰了成矿物质可能来自深部为主，而这个深部可能与地幔热柱相连。地球在漫长的地质演化中有两个重要作用：一是在其漫长的地质演化过程中，在重力分异作用支配下，金银铅锌等重元素趋于沉向地心成核；二是由于地球核、幔、壳的形成，地核温度、压力的增高，在某些薄弱点产生以岩浆上侵为特征的地幔热柱（如烧开水效应），某些金属元素才会以气液态的形式，随地幔热柱多级演化向上运移，上升到地壳构造扩容带集聚成矿，在此基础上出版了《地幔热柱多级演化及其成矿作用》（2001），《幔枝构造理论与找矿实践》（2002），发表了“华北东部盆山耦合与内生成矿作用”（2006）。比较好地揭示了地幔热柱多级演化与大规模成矿作用的内在联系。

二、崇尚科学重实践，不懈攻关谱新篇

理论上的进展必然会促进生产的进步，以往的找矿理论认为，金银铅锌等元素是围岩萃取出来的，所以找矿的重点一直放在寻找矿源层方面，致使多年找矿徘徊不前，没有多大进展。牛树银教授提出地幔热柱多级演化及其成矿控矿作用以来，找矿的重点放在构造方面，重点研究通过地幔热柱多级演化而与深部连通的深断裂构造的导矿作用以及浅部的储矿构造，改变了找矿思路和找矿方向，因而在指导地质找矿中取得了重要进展和突破。例如，太行山北段找矿曾被认为没有多大前景，通过他们的研究以及与地质勘查队伍紧密合作，地质找矿取得长足进展，多个金矿大幅度增加了储量，铜钼铅锌等矿种的找矿也取得了重要进展，被列入国土资源部的重点工作区。

张宣地区、冀东地区也是如此，赤城县黄土梁金矿，通过牛树银教授带领的科研团队预测、指导，不仅在深部找到了多个预测矿体，新增金矿储量数十吨，且在矿体延长方向已取得重要进展，使黄土梁金矿一跃成为大型金矿。类似黄土梁金矿，还有多处金银找矿靶区被勘探证实，成为新一轮地质找矿重点区，具很大的找矿潜力，为河北省地质找矿及老区人民脱贫致富作出了应有的贡献，受到了河北地勘单位的高度重视，同时社会效益和经济效益也非常显著。

地球科学古老而神秘，地质过程复杂而不可能重现，特别是地球经过了46亿年多次地壳运动的改造和变迁，留给人们研究的内容多是支离破碎的片段，这就使得地质学研究异常困难。探索期间，还要学习和应用地球物理、地球化学、遥感地质等研究手段和应用学科等领域，因此，需要充分发挥学术带头人及所有科研人员的集体智慧，特别是地质科研工作，要想获取创新成果，就要进行大量的野外调查研究。几年中，幔枝构造科研队伍承担了多项地质找矿项目、科学探索项目、地质大调查、危机矿山接替资源、我国典型金属矿山科学基地研究及国家自然科学基金、河北省自然基金等研究项目。牛树银教授作为项目主持人，既要追踪学科前沿，不断思索用地质科学的新理论、新方法指导研究工作，又要安排每个阶段的技术路线，不断整理、分析、总结获得的新资料，并提出新的问题，开展进一步研究，发挥了重要的核心作用。

团队成员王宝德教授是地球化学研究专家，专门从事深部流体、地球化学、同位素地质等方面研究，从微观的视角来证实幔枝构造的成矿作用。在现代成矿理论中，有两种观点较为盛行，一种认为金主要源于金含量高的地层（矿源层），在各类地层中，前寒武纪变质结晶岩系的背景值较高，所以认为变质岩系是金的矿源层。为此，金矿的地质找矿工作主要局限于变质岩系中，遇到盖层就回头。据此，应花费很大的精力、财力（大量测试）寻找和圈定所谓矿源层；另一种观点认为金主要来自岩浆岩，尤其花岗质岩浆岩。理由是很多金矿产于这类岩体之中或其边缘，或距岩体几千米的范围内，所以认为花岗质岩体是矿源岩，找矿的关注点多围绕岩体及其附近。

但是，多年来的找矿实践表明无论是冀北-太行，还是胶东或小秦岭，并不存在富金的矿源层或含矿岩体。赋矿地层（岩体）的含金量不仅不高，而且多数低于地壳丰度值。即使存在着一些高背景值地层（岩体），其蚀变带宽度往往有限，如何能萃取如此多量的成矿元素，似乎难以解释。而从浓度理论来讲，从高浓度向低浓度扩散较为容易，反之则不易，且要求条件也很特殊，浓集系数要达到上千倍，甚至上万倍，难度则更大。

幔枝构造成矿理论提出来以后，为了证实其可信度和可用性，牛树银教授从区域大地构造出发，建立理论模型，归纳成矿模式；王宝德教授则从成矿物质来源、地球化学特征、同位素证据等微观地质学视角来证实幔枝构造的科学性。而要证实其科学性就要有非常充分的地质证据，而这些证据的取得一定要以详细的野外研究为基础，同时采集不同类型的岩石、矿物、矿石标本，室内进行选样—碎样—挑样—送样—测试—分析，而这一过程是非常细致繁琐的劳动过程，经常需要夜以继日的连续奋战，然后整理成文，以科学论文的形式发表。功夫不负有心人，王宝德教授经过多年的艰苦实践，终于使幔枝构造这一认识，从科学探索逐渐转变为区域地质成矿找矿理论，并被越来越多的地质学家所关注。

光、薄片的鉴定是一项较为枯燥的工作，但又是非常重要的研究工作，科研团队几乎每年都要调研多处矿山，而每个矿山都要采集几十块典型标本，切制几十片光片和薄片，并且一一进行鉴定。这一任务就落在了张建珍教授肩上。例如，2009年开展了内蒙中东部哈达门沟金矿、金厂沟梁金矿、拜仁达坝铅锌矿、白音诺尔铅锌矿等危机矿山研究。2010年又开展了白乃庙铜矿、孟恩套力盖铅锌矿、大井锡铜多金属矿、木吉村铜矿等危机矿山研究，同时还开展了山东玲珑金矿、焦家金矿、弓长岭铁矿等我国重要金属矿山科学基地研究工作，以及国家自然科学基金项目研究，采集了400多件岩矿标本，磨制了600多片光、薄片。光薄片的鉴定任务相当艰巨。张建珍教授现任管理科学学院的科研副院长，除了管理工作之外，还有不少教学任务，为了搞好光、薄片鉴定，他利用一切可利用的时间，甚至有时一天上完6节课后仍然跑到研究室鉴定薄片。鉴定过程中张建珍教授认真细致，一丝不苟。同时注意鉴定工作的标准化、规范化、科学性。他设计的鉴定报告不仅包括矿山名称、采样地点、野外定名、室内定名、镜下鉴定等内容，每个报告还附加两幅镜下照片，使鉴定报告既直观又美观，受到中国地质调查局、中国地质科学院等单位的好评。

张福祥是二年级的研究生，他本科毕业后在山东省地球物理研究院工作了4年，积累了较为丰富的实际工作经验，为了使项目研究顺利进行，在婚礼后的第二天就赶到北京参加数据库学习班，并在学习班中起到了业务骨干作用，还帮助主办单位进行了业务辅导。科研队所完成的绘图任务也在评比中名列前茅，受到中国地质调查局的表扬。

在科研队伍中，类似这样自己克服困难，坚持工作的事例举不胜举。由于教学任务比较繁重，科研工作尽量安排在节假日，多年来大家几乎每年的暑假都是在野外进行地质考察。烈日炎炎，植被茂盛，队员们爬山越岭，某些区段山路陡峭，不仅靠双腿步行，有时还要手脚并用，一天下来疲惫不堪。但是队员们一心想着为校争光、为国找矿，虽苦犹荣。

三、教学科研相结合，启迪思维育新人

孙爱群教授是这支团队的重要成员，她把幔枝构造的科研实践运用到教学中，创建了地质构造园地—集趣味性、知识性和实用性于一体的教学模式，为实践教学的改革和创新探索出一条行之有效的路径。目前，这种成功的实践活动已在学校各地质专业的实验室逐渐推广。

在构造园地中，孙老师按授课章节顺序排列出各种构造现象和特征，使学生深切感觉到大自然的神奇，极大地激发了探索大自然奥秘的兴趣，如褶皱标本，学生很难想象岩石那么坚硬，怎么会褶皱成如此强烈的变形构造，孙老师就结合典型标本，讲解褶皱与岩性、温度、压力、厚度、变形速度等因素的关系，当其具备一定的条件，就能形成如此精美的现象时，学生们不时发出赞叹声。地质构造园地的建立，使比较抽象的理论知识有了确切的真实感，反过来这又能使学生用好用活基本知识和基本理论。孙老师还适时的将构造地质学各章节的重点、难点和特点以图文并茂的形式，列出各种思考题和习题集供学生思考和练习，引导学生将所学的理论融会贯通，从而提高了学生分析问题和解决问题的能力。

孙老师教学的另一个特点是注重教学的科学性和学术性，使教学与科研紧密结合。她常把科研中的典型事例简化为习题和实例，不断启发学生独立思考，开拓学生的创新思维和能力。如在讲授断裂构造时，她从河北赤城黄土梁找金矿实例说起，从构造如何成矿、如何储矿，到如何找矿，使学生真正认识到是韧性剪切构造带控制金矿和大矿必有大构造的道理，从而使学生能在平凡的学习中体会到科学创新的精神和创新思维的乐趣。教学中孙老师结合幔枝构造的研究经历，论述了从变质核杂岩—盆山构造—地幔热柱多级演化—幔枝构造等各个认识阶段，每个阶段又都有新的认识，又不断提出新的问题，进行新的探索，从而使科研成果提高到了新的水平，并逐渐符合了客观的实际，所以能指导找矿。课堂教学中，她经常穿插恰当的实例或典故，大大激发了学生学习的兴趣、活跃了课堂气氛。如，在讲解引张断层时，孙老师介绍了1958年在东海县发现的“国宝”级、重达4.35吨的水晶王，生动地讲解了从它的发现到运到北京、向毛主席献礼的整个过程。目的是告诉学生们大的矿物晶体的生长必须有开启的空间，而引张性断裂就是具开启性的。再如，讲解断裂构造时，就要把科研过程中的最新理论和取得的成果及时补充到讲课内容中，从如何成矿、储矿、找矿的实例，说明有大矿必须有大的构造控制。学生们听后非常感兴趣，并且表示一定要投身于地矿事业，为祖国的经济建设建功立业。

孙老师作为科研团队的成员，她把科研实践与教学相结合，在教学改革方面做出了显著成绩，1998年评为学校“十佳教师”，2008年评为“教学标兵”，同年还荣获河北省“三育人”先进个人称号，2009年获得“河北省优秀教师称号”。

通过多年来的教学科研实践，幔枝构造科研团队总结出以下科研与教学相长的独特经验。

首先，加强直观教学会使教学效果明显提高，尤其是“构造地质学”的内容比较抽象，要求要有立体空间概念，学生理解起来较为困难。为解决这一问题，在科研过程中有目的地收集了数十块典型标本，拍摄了数百张典型照片，并从科研成果中精选出部分具代表性的图片用于教学，增强了学生们的感性认识，极大地激发了学习兴趣和积极性，不少学生说“对构造学产生了前所未有的爱好，学习构造地质其乐无穷”。

科研队多位教师还积极参与地球科学博物馆的建设与讲解宣传，选择了一些具有代表性的典型标本充实到地球科学博物馆中，使博物馆成为重要的教学实践基地，同时，成为很具特色的科普基地，被命名为石家庄市、河北省和国家级科普教育基地，在科学普及教育中发挥了重要作用。

其次，把生产实习和毕业实习与完成科研项目结合起来，把学生安排在科研工作区的典型区段，来完成地质填图或收集论文资料，这样做好处是：可以减少实习费用不足的压力，甚至对实习给予部分贴补，可保障实习时间；工作区大都有前期研究基础，工作中的难点、重点，教师心中有数，指导学生有的放矢；学生直接参与生产和科研实践，真刀真枪实干，容易进入角色，更能激发其钻研精神，培养学生的实干作风。另外，一些新的理论、新方法能很快传授给学生，并在实践中加以吸收、消化、应用，为毕业后上岗打下坚实基础。

最后，通过科研实践，掌握了大量第一手资料及地质科技进展.加深了对课本的理解，再把实践经验充实到课堂教学，使教学内容丰富、生动，既激发了学生的学习热情，又活跃了课堂气氛。“构造地质学”课程由于教学效果较好，于2003年被评为第一批河北省精品课，2008年又顺利通过省级考评，转为第二批省级精品课。

幔枝构造团队之所以取得今天令人赞叹的成绩，源于团队中有一个出色的学科带头人，源于一批科研与教学双重的优秀教师，源于长期不懈的项目积淀和科学实践。也正是有了这样一支为人称赞教学科研团队，促进了学校资源勘查专业的教学水平和质量不断提高。资源勘查专业2007年被评为省级特色专业和国家级第一类特色专业，相应的教学实验室实践基地，2008年被评为省级、国家级教学实验中心，资源勘查专业教师队伍被评为省级教学团队、省级教学高地，2010年该专业被提高到一本招生，该专业的毕业生多年来供不应求，展示了很好的发展趋势。完全有理由相信这支优秀的团队会取得新的成绩和新的突破！

Advocating Sciences and Focusing on Practice, Combining Science and Teaching to Achieve Great Achievements

QI Bao-hui, ZHANG Wei-dong, GAO Zhi-hua, CHEN Chao
Shijiazhuang University of Economics, Shijiazhuang 050031, China

Shijiazhuang University of Economics has a research group which is active in innovation and has achieved rich achievements.Over years, they have worked together with great diligence in the series of researches of metamorphic core complex,basin-range coupling, a basin with mountains, mantle plume multistage evolution.Based on years of research, they proposed a new theory of Mantle Plume Branch Structure Theory, which is widely applied in the new round of China’s geological prospecting and research, especially having obvious effects in guiding prospecting in the depth and periphery of old mines.

Mantle Plume Branch Structure Theory; geological prospecting;scientific research team

G640

A

1006-9372 （2011）03-0014-05

2011-05-15。

齐宝辉，男，副教授，主要从事高校思想政治教育和管理工作。