【大地之子】 我国矿物学和岩石学奠基人——何作霖

发布日期:2023-09-07 浏览次数:10088

编者按:

一百多年前,西方列强在中国土地上肆意妄为,人民蒙难,国家蒙尘,为了拯救中华民族,无数仁人志士奋起反抗,探寻救国救民的方法,并选择了不同的道路。在爱国救亡运动中,中国地质事业的初创与奠基也于此开始。建国初期,一代代地质人艰苦奋斗,为破解“地质工作搞不好,一马挡路,万马不能前行”的工业发展制约,作出了突出贡献,用实际行动践行着地质报国的理念。

【大地之子】系列,以中国近现代早期地学家为脉络,通过介绍其主要贡献,近现代中国地质事业的发展历程展现给大家,深切缅怀曾为中国地质事业快速发展,呕心沥血、筚路蓝缕,乃至殉难捐躯的老一辈地质学家他们把对祖国和人民的忠诚发展地质事业联系在一起正是这些地学先驱的不懈努力才开创了我国地质事业发展的纪元。

我国矿物学和岩石学奠基人——何作霖

何作霖(1900-1967)

矿物学是地质学的一个重要基础学科,是研究岩石、矿床和地球化学的基础。中国近代矿物学是从华衡芳于1872年翻译外国文献《金石识别》开始的,到1949年的七十余年间,矿物学作为一门自然科学,在我国虽有所发展,但总的说来是相当缓慢的。譬如1915年地质研究所的课程调整,矿物学与古生物学的分科即被废除,一方面,是国家当时处于内忧外患之际,更侧重具有天然实利的地质矿产调查开发,保障资源供给;另一方面,矿物学及古生物学“愈涉高深,则离实用之途愈远,而设备之费亦愈巨,况学生无多,分之则俞有限”。与此同时,师资的缺乏、精密仪器设备和研究资料的匮乏,都无法满足进一步研究的需要。矿物学的发展在动乱时期实为捉襟见肘。

20世纪50年代后,矿物学得到应有的重视,发展很快。20世纪50—60年代,何作霖、王德滋等出版了一系列偏光和反光光性矿物学著作和教材。许多学者对矿物的形态与形成环境之间的关系,进行深入研究。何作霖是我国岩组学的开拓者,也是世界上最早创建X射线岩组学的学者,继1947年出版《X射线组构分析》之后,又于1964年出版了《X射线岩组学》。他是中国近代矿物学和岩石学奠基人之一我国稀土矿物和稀土矿床研究的开创者,矿物光性和岩组学的开山人,晶体结构研究的先驱,也是世界第一架X射线岩组学照相机设计制造者。


何作霖(青年)工作照


何作霖出身书香门第,1918年在保定育德中学毕业时,校长王国光对学生们说,一个国家要富国强兵,唯有开发地下资源才是根本办法。在这种思想影响下,何作霖投考了天津北洋大学采矿系。不久,五四运动爆发,北京大学工科并入北洋大学,校内爱国氛围空前浓厚,后来何作霖随采矿系的大部分学生转入北京大学地质系,师从李四光、丁西林等著名学者。大学毕业后,随即在保定河北大学农学系任教,讲授测量学和地质学。1928年,北伐军开入冀南,河北大学受军阀褚玉璞操纵,全体教职员奋起反抗,学校停顿。何作霖便南下,到上海投奔李四光,入职地质研究所,1932年晋升为研究员,并在北京大学地质系兼任讲师,开设光性矿物学。1937年,何作霖得到中华文化基金会资助留学的机会,前往奥地利攻读岩组学,获得博士学位。


何作霖(右一)教学中

何作霖先生是中国最早的光性矿物学家,他对矿物学、岩石学的研究是创造性的。早在1932年就在北京大学开设光性矿物学课,由于缺乏中文教材,先生就自己写了一本。1935年他编著出版了我国第一本《光性矿物学》。20世纪30年代初,先生在没有指导的情况下,自己摸索出了来自国外的实验仪器使用方法。那时,进口一台四轴旋转台的价格非常昂贵,五轴旋转台更是贵的惊人。他创造的方法有力地促进和推广了旋转台在我国的使用,为我国矿物、岩石的科学鉴定和深入研究创造了重要条件。1946年,他设计制造了变温盒,解决了长期困扰岩矿工作者测折光率时矿物碎屑在浸油中的滚动问题,为20世纪40-70年代的中国研究者提供了一件测量矿物折光率的新方法。 


何作霖编著的《光性矿物学》和

《赤平极射投影在地质科学上的应用》

何作霖还是我国岩组学的开拓者。在研究房山花岗闪长岩时,他运用旋转台测量了岩石中黑云母解理的优选方位,绘制成岩组图解,并根据组构的型式解释了岩体原生流动构造的成因,即岩浆侵入地壳过程中流动的特征。这是我国地质学家运用岩组学方法研究地质学问题的首次尝试。与此同时,他还亲手研制X射线岩组学的仪器,发明了X射线岩石组构照相机。在他晚年时,还指导学生开展岩石变形试验,深入研究矿物塑性变形机制,着重研究矿物优选定向的产生过程,为岩组学研究提供实验依据。


20世界40年代初,何作霖在北京与学生合影

1927年,地质学家丁道衡在内蒙古包头附近发现了白云鄂博铁矿,通过对铁矿石的初步研究感到此处铁矿石成分与一般铁矿石有所不同,便于1933年委托何作霖研究白云鄂博的矿石。何作霖详细研究了丁道衡采集的十几箱标本,磨制了岩石薄片,用当时仅有的仪器偏光显微镜详细观察研究,凭借多年积累的经验,在磁铁矿基质上面发现了两种细小的未知矿物。后来对这两种矿物进行光谱分析发现,里面富含稀土元素。又经过详细的矿物学、结晶学研究和物性测定,确定这两种矿物是独居石和氟碳钙铈矿。综合野外观察和地质勘探资料,何作霖认为白云鄂博铁矿的稀土元素储量丰富,具有很好的远景。但当时有些人却认为这是无稽之谈,加上抗日战争动乱频繁,这件事也就搁置了下来。1949年后,国家经济建设得到重视和发展,铁矿资源开发被重视起来。1958年苏联援助我国进行经济建设,与中国科学院联合组成科考队,对白云鄂博矿的物质组成进行研究,何作霖是中方队长。彼时的何作霖已年近花甲,他和年轻同志一道上山下沟,进行野外考察。经过多年的野外考察和室内研究,白云鄂博铁矿被查明不仅是大型铁矿,更是一个巨型稀土矿,不光储量惊人,占世界稀土总储量的80%,且稀土矿物的种类繁多,高达150余种,堪称世界之最。中国“贫稀土”的帽子摘掉了,我国成为了名副其实的“稀土大国”。

随着科学技术的进步,矿物学经历了从描述矿物学、晶体结构和微区研究、到以学科交叉为特征的现代矿物学几个阶段。19世纪中叶以前,人对于矿物的认识尚处于萌芽阶段,此时只是人已经能够用肉眼对矿物进行外表特征鉴定,并认识了一些矿物性质并加以利用,它始终处于对矿物记载和表面特征的描述方面可称之为“描述矿物学”阶段。此后,偏光显微镜(19世纪中叶)、X射线(20世纪初)、物理化学和相平衡理论(20世纪30年代)不断引入矿物学,每一次都引发了矿物学研究的深刻变革和巨大进步,使矿物学由纯表面现象的描述进入对矿物实质问题的研究阶段这个阶段是以矿物内部微观现象和晶体结构研究为特征的。20世纪60年代以后,物理学和化学学科中的一些近代理论被应用于矿物学研究,一系列新技术和手段的建立,促使古老的矿物学发生了全面深刻的变化,进入了可以从宏观到微观对矿物进行全面认识的现代矿物学阶段。矿物学发展至今,已成为岩石学、矿床学、地球化学、地球物理学、矿物材料学、环境地质学的重要的基础学科,甚至也是地层学、构造地质学及采矿、选矿、冶金学和其他有关学科的基础。

而对于中国矿物学的发展来说,从新理论、新概念、新技术、新方法不断被引进,到新矿物、新结构、新晶形、新性能、新成因产状、新矿物组合不断被发现,从师夷长技以制夷到到自主创新与研究,矿物学发展与国家经济建设的步伐休戚与共,与生产力的进步密切相关,更与何作霖等老一辈地质学家急国家之所需的爱国奉献紧密相连。


参考文献:

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[2]中国地学史[M]. 杨勤业,杨文衡[编].广西教育出版社.2015.

[3]20世纪中国知名科学家学术成就概览.地质学分册[M]. 钱伟长,孙鸿烈[编].科学出版社.2013

[4]任建新. 缅怀杰出的岩石矿物学家地质教育家何作霖院士(纪念何作霖院士诞辰110周年)[C]//中国地质学会地质学史专业委员会,中国地质大学(北京)地质学史研究所.中国地质学会地质学史专业委员会第22届学术年会论文汇编.[出版者不详],2010:248-255.

[5]王根元.中国矿物学史研究述评[J].地质科技情报,1983(04):14-18.

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整编:牛静笛

科学审核:何学智