缅怀杰出的岩石矿物学家和地质教育家何作霖院士
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发布时间：2022-05-13 09:44
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时间：2023-10-05 07:13
任建新
[中国地质大学(北京)]
何作霖，字雨民，1900年生于河北省蠡县。14岁考入当时河北省著名的育德中学。受校长“富国强兵唯赖开发矿业”思想的影响，1918年高中毕业后就投考了北洋大学采矿系预科。1920年转入北京大学地质系本科。在北大期间，地质学家李四光和矿物学家王烈两位教授对他影响最深。因为患肺病，曾休学两年，1926年毕业于北京大学地质系岩石矿物组，尔后的几十年里便与矿物岩石和偏光显微镜结下了不解之缘[1]。毕业后到河北大学任教。1928年，经李四光先生举荐，到*研究院地质研究所任助理研究员。1932年晋升为研究员，并兼任北大地质系讲师，开设光性矿物学。1934～1937年为北大地质系专任讲师。此时他获得中华文化基金资助，于1938年5月赴奥地利茵斯布鲁克大学留学，师从岩组学鼻祖桑德尔(B.Sander)教授攻读岩组学。1939年10月获得博士学位。1940年在德国莱比锡大学矿物学系任研究员，从施博特(E.Schiebold)教授研究结晶体构造学。1940年6月启程回国，拟取道香港、越南海防到桂林*研究院地质研究所赴任。途中闻日军已占领海防，不得已回到上海，遵*研究院电令并经李四光先生同意，暂时在设于上海“孤岛”(租界区)的国立北平研究院镭学研究所工作。1941年12月太平洋战争爆发，日军侵占上海“孤岛”，镭学研究所因汇兑不通、经费无源而关闭，何先生生活无着，于1942年3月返回北平故里，闭门整理自己的研究成果。是年秋季到北平师范大学地学系任教，1943年转到北大地质系任教。1946年经李四光先生推荐应国立山东大学之聘，在理学院筹建地质矿物学系，并任系主任。同年参加世界科学社，任该社《科学时报》特约编辑。1949年青岛解放后，当选为青岛市人民代表。1950年6月受聘为中国科学院专门委员。1951～1952年任山东大学教务长。1952年全国高等学校院系调整，何先生调中国科学院地质研究所任特级研究员，岩石矿物研究室主任。1955年当选为中国科学院学部委员。1959年起历任第三、四届全国政协委员。1967年11月病逝于北京。何先生一生勤奋地从事科研与教育工作，成绩突出，贡献很大。
一、我国稀土矿物及稀土矿床的首先发现者稀土矿物研究的领军人
20世纪20年代末，丁道衡先生发现了白云鄂博铁矿，1933年他委托何作霖先生研究矿区的标本。何先生在偏光显微镜下发现两种很细小的奇特矿物包裹于萤石之中，它们能使紫色萤石产生褪色的晕圈，这引起了他的特别关注，他测定了它们的光学常数，又千方百计将其分离出来，测定了它们的相对密度、硬度、熔点、酸可溶性等数据。由于它们颗粒很小，无法做晶体形态研究，又因其相对密度相近，二者以及与其他矿物很难分离，在当时的条件下无法做单独的化学分析，于是请物理学家做光谱分析，结果发现谱线中稀土元素La、Ce、Y、Er明显，何先生当时将萤石中的含稀土元素的那两种细小矿物，分别命名为白云矿和鄂博矿。他意识到白云鄂博铁矿同时也可能是一个稀土矿床，乃估算了矿床浅部(地表下100m范围以内)的稀土矿物资源量，1935年发表了他的研究成果[3]，向世人宣告中国发现了稀土矿床。但这项发现在旧中国不被重视。1958年，中、苏两国科学院组成白云鄂博地质矿产资源合作研究队，何先生被任命为中方队长。经过几年的努力，他的团队发现了十几种稀土矿物，并发现了铌钽矿物，尤其是该矿床尚含有自然界很少见的钪。经勘探证明，白云鄂博不仅是一个大铁矿也是世界上最大的稀土矿床和大型铌矿床。中国成为世界稀土大国，作为稀土矿物的发现者和研究的领军人，何先生功不可没，受到了各方尊重，在包头展览馆里，有专栏称颂丁道衡和何作霖的功绩。最近在我国辽宁发现了一个稀土矿物新种，研究者为纪念何作霖先生，将其命名为何作霖矿(Hezuolinite)已被国际矿物学会(IMA)批准。何作霖矿的矿物学数据已发表在“Eur.J.Mineral”(欧洲矿物学期刊)上[2]。
二、我国现代岩浆岩岩石学及工艺岩石学研究的开拓者
1928年何先生受叶良辅先生之委托，对湖北大冶、阳新一带之火成岩进行研究，确定了这一带的火成岩的种类及特征，发表了《湖北大冶、鄂城、阳新一带火成岩之种类》，与王恒升、喻德渊、叶良辅等人在这一时期所发表的文章一起，标志着我国岩浆岩岩石学已经开始成为地质学研究的一个独立分支。
1934～1935年，何先生对北京西山花岗岩类侵入体作了崭新的研究[3]，他对各岩体的野外性状，显微镜下显示的矿物组分与结构构造，乃至主要矿物斜长石的光性常数以及它们的空间变化都做了研究，结合化学分析资料，论述了岩性特征及其空间变化，论证了岩浆分异特征及其演化结果，阐释了几个岩体之间的成生关系。又根据对岩体包裹体的形态、成分及排列特征的研究，结合岩组分析结果，确定了岩浆侵入时的流动方向。此外还研究了由岩浆侵入而导致的不同岩性的围岩热变质结果。研究了与岩体有关的构造，分出了岩浆侵入前、侵入同时和侵入后的各类断层。所有热变质产物及构造类型，皆分别表示在1：2.5万地质图上。这项从宏观到微观，全面而细致的对岩体研究，已超越了纯岩石学的研究，而是一项岩体地质研究，一次地质事件研究，在我国当属这一领域的开拓之作，堪称楷模。
20世纪50年代初，为适应我国钢铁工业发展之需，何先生投入了对镁质及铬镁质耐火材料，平炉炉底砖、炉渣等方面的工艺岩石研究，写出了相应的研究报告，为当时鞍钢的平炉改造提供了科学依据，为国家的经济建设作出了贡献。
三、我国矿物光性研究的奠基者
1932年，何先生在北大开设了光性矿物课，1935年他第一个用中文编著了《光性矿物学》一书，由商务印书馆作为大学丛书出版。该书对矿物光性理论的讲述简而明，每章都附有精炼的实验内容，还专为初学者设计了一张造岩矿物检索表，以便于自学(国外同类书中皆不曾有)。全书注重在理论与实验的结合上启发与训练学生的思维和动手能力，被公认为是一本培养学生扎实基本功的好教材，嗣后若干年一直被各大学地质系作为教材或主要参考书。
在20世纪20～30年代，弗氏旋转台是研究矿物光性的一种先进仪器，1930年何先生得到了一台四轴旋转台，当时国内无人会用，也无说明书，他潜心研究，弄清了它的原理与操作规程，并意识到旋转台的应用将会把岩矿研究推进到一个新高度，遂写了《弗氏旋转台用法说明》，首次向国内作了介绍，并第一个在大学开设弗氏旋转台课，以期提升国内岩矿研究之水平。
四轴旋转台鉴定斜长石的传统方法程序繁复、速度慢，1934年美国人艾孟斯在《美国矿物学家》杂志上发表文章，介绍了他改进的旋转台(加了一个内东西轴)能使之简便快捷。而几乎与此同时，1935年何先生则在同一杂志上发表了自己的不同于经典的方法，用四轴旋转台直接将光学轴与显微镜坐标相合，不用投影网，与五轴台相同。受到了国际同行的关注。著名岩组学家菲尔班认为“方法是灵巧的，并且在旋转台光学上是一个有启发性的问题。对时间的经济来说，用五轴法或四轴法都相同。”[4]何作霖的方法在当时是一项国际领先的技术方法，且在五轴台刚发明不久，尚不普遍的情况下，更具现实意义，“受到时任美国矿物学会*拉尔森的赞誉。”[5]
1928年，何先生在浙江普陀山朱家尖岛发现了钠微斜长石，对它的晶形、双晶、相对密度、硬度、光性特征、化学成分等做了全面研究，认为可称之为“hypoperthite of tri-clinic felspar”，1934年发表了他的研究结果[6]。他的研究水平与成果，受到国际上的重视，他所测定的钠微斜长石各种光学数据，被权威的光性矿物著作“Elements of Optical Mineralogy”第四版所引用[7]，这是该书唯一引用的中国人的数据。
1947年，何先生发表了《斜方晶系消光位之计算》[8]一文，前人认为斜方晶系消光位的计算是极其繁重的，以至于几乎不能计算。何先生在此文中给出了他推导出的简便计算公式，解决了这一难题。他还指出，以往认为斜方晶系晶体的切片，在显微镜下永为平行消光或对称消光，这是错误的，有时也有斜消光，这要看条件。他的这些研究成果在晶体光学上是一大贡献。
为使透明矿物折光率的测定精度更高，何先生于1946年设计制造了一个变温盒，在使用中几经改进，于20世纪60年代初，臻于完善，解决了测折光率时矿物碎屑在浸油中的滚动问题。变温盒的优点是，每次测验时，只需在显微镜下选出一粒比较洁净透明的矿物碎屑即可，而且在测得折光率后，经洗净还可作X射线测验，使不同性质的数据出自同一矿物颗粒，更利于对比研究。另一优点是，它可在莱A厂的一般五轴台上使用，不必购置艾孟斯测折光率专用的旋转台，且操作较后者简便[9]。这不仅为20世纪40～70年代的中国研究者提供了一件测折光率的新仪器，而且体现了一个中国学者的自强精神，在自己国家相对贫穷落后的条件下，也能跻身于世界先进行列。
四、我国岩组学研究的奠基人世界最早的X射线岩组相机设计制造者
1930年，奥地利桑德尔(B.Sander)教授首先界定了岩组学的范围，奠定了岩组学的基础。1934年，何先生就在国内首次对北京西山花岗岩做了岩组分析，确定了岩浆侵入时的流动方向。嗣后又对五台片岩作了岩组学研究[10]，指出五台地区至少发生过两次构造运动，后一次运动伴有右旋侧向扭动。在这项研究中，何先生首次在热动力变质岩中发现了一种石英组构新类型——埃斯特勒双晶环带，并指出石英的埃斯特勒双晶除了在岩浆结晶作用过程中生成外，也可在应力作用下形成。H.菲尔班的《岩组学》一书中引用了何先生的这一发现[11]。何先生十分钦佩李四光先生的地质力学学术思想，认为岩组分析可在微观上体现这一学术思想，李四光先生非常重视何先生在岩组学领域的研究，20世纪50～60年代聘请他到地质力学所讲学并任顾问，1963年被聘为地力所学术委员会委员。
岩组分析主要是利用弗氏旋转台测定晶体方位，以判断岩石组构有无方向性排列，进而研究岩石受力的状况。但是对于晶粒太细小的如鳞片状、纤维状晶质或隐晶质的岩石，则旋转台难以解决。何先生1940年在德国莱比锡大学任研究员时，就曾设想用X射线原理设计一种相机，以解决这一问题。1941年他在上海的镭学研究所工作期间，利用克拉提克(O.Kratky)的原理设计并试制了一台组构测角器，用单色X射线可以摄取任何矿物的某种晶面反射，并且一次可以将物体全部获得清晰的照片，借以分析晶粒的排列。这是世界上第一台此类X射线岩组相机，当时何先生用它做了石英岩的X射线照相，将其分析结果与弗氏旋转台测定结果对比，吻合颇好。又做了玛瑙和矽化木一类超显微晶粒物质的生长型岩组。1943年发表《用X光研究岩组之方法》，1947年发表了“Petrofabric A-nalysis by Means of X-Ray”，引起国际同行的关注，桑德尔、菲尔班等岩组大家对组构测角器给予了肯定。X射线岩组相机的出现，为推进岩组分析在更广大的研究领域中应用，奠定了基础。1960年，何先生又对该仪器作了改进，他一直站在这一领域的前沿行列中。他是我国第一个在大学开设岩组学的人，填补了我国在这一领域的空白。
五、我国结晶体构造学研究的先驱
20世纪二三十年代以来，矿物学最重要的发展，可以说是来自晶体的X射线研究。它使人们增加了矿物晶体构造的知识，更好地了解矿物成分的变化，改进了矿物分类。1939年10月，何先生在获得博士学位后，立即到当时世界上结晶体构造研究的中心——德国莱比锡大学任研究员，从事晶体构造研究。回国后继续这一研究，并首次在大学开设这一课程，同时他还对当时最常用的施博特(Schiebold)旋转测角器做了改进，使之效果更好更便于应用，并发表了文章阐述他的改进装置[12]。何先生积多年教学和研究的成果，撰写了《结晶体构造学》[13]一书，这是我国第一部这方面的专著，其内容非常丰富，理论结合实用是其特点，对推动结晶体构造学的研究，起了积极的作用。
六、第一个对赤平极射投影在地质科学上的应用做综合阐述者
赤平极射投影图是完全用图解来代替公式化演算的一种工具，何先生对它极为重视。他对其数学原理研究之深透，操作应用之娴熟，一直受人称赞。他不仅用以研究晶体光学、岩组学，还用以计算航片上断层之产状，其结果与地面实测者相符，为当今根据航片解译地质构造提供了一个方法典范。此外，他对所设计或改进的仪器或创新的方法，也多以赤平极射投影图来解释其原理。积多年理论研究及实践成果，又综合了各国的零散资料，1959年出版了《赤平极射投影在地质科学上的应用》[14]一书，阐述了它的原理及其在结晶学、岩组学、构造地质学以及坑钻工程中的应用。该书资料丰富，实用性强，深受欢迎，1965年又出了增订本。它不仅是国内也是世界上第一部在这方面的著作，堪称典范。
七、诲人不倦的教育家
何先生的一生是从事研究工作和教书育人的一生。1926年大学毕业后即到河北大学农科任教，教授地质学和测量学。1932年起在北大地质系任讲师，讲授光性矿物学，他教学认真负责，精心编写讲义，1935年出版的《光性矿物学》一书，就是在此基础上写成的，是当时唯一的一本中文光性矿物学教材，泽及若干代学子。1937年7月29日北平沦陷，何先生随北大南迁至长沙，在由北大、清华、南开三校组成的临时大学任专职讲师，讲授光性矿物学[15]。由于事变突然，北大的图书设备大部分未能运出，何先生甚是着急，在路过汉口时，他设法为学校购得一台莱兹偏光显微镜，这是被带到西南联大地学系仅有的一台岩石显微镜[16]。可见，即使是在战乱时期，困难很多，何先生仍时刻想着为提高教学质量而创造条件。抗战胜利后，经李四光先生推荐，何先生应国立山东大学之聘，在理学院筹建地质矿物学系并任系主任。他全力以赴，在很短的时间内建立起了系图书馆，岩矿标本陈列室，磨片室，置备了三台偏光显微镜，延聘了一批留英、留德、留美的专家学者来系任教，形成了一个实力较强的教师阵容。在教学中何先生以身作则，严格要求，他开设过普通地质学、普通矿物学、光性矿物学、火成岩、构造地质学、弗氏旋转台、X射线结晶学、岩组学等课程。他十分重视对学生基本功的培养，甚至在野外教学生如何打标本，要求每人反复练习直至合格。学生在学习光性矿物学时，必须先学会磨制岩石薄片，并要作出三片合格薄片。他经常深入到实验室去，检查学生的实习是否严格按规程操作，有时提一两个问题以考查学生的基本功。在指导毕业生作有关岩组的论文时，更是亲自指导使用弗氏旋转台的一些细微操作，学生不但学到了技术，更受到严肃认真、一丝不苟治学作风的熏陶。在何先生的影响下，全系形成了一个良好的系风。为了提高师资水平，何先生提倡教师要不断地做研究工作，据初步统计，自1946年至1952年全系师生共发表论文27篇(其中一篇为学生论文)[17]。他一贯强调理论联系实际，十分重视野外教学工作，认为学生书本知识少点儿好办，可以自学充实，野外实践可是机会难得，务求师生教好学好。师生通过野外地质实习，在莱芜发现了9条热液型镜铁矿重晶石脉，并预测有可能发现工业铁矿床。这一预测，被后来的地质工作者发现莱芜铁矿所证实。在莱阳发现了恐龙化石和国内第一枚完整的恐龙蛋化石，引起了地质界的重视。在张夏、崮山、炒米店一带实习时，厘定了张夏地堑的存在[18]。在何先生的组织领导下，只几年时间便建成了一个颇具特色的系，培养了一批基本功扎实，业务能力较强的地质人才，并在教学与科研上取得了很大成绩。
何先生一直有一个“建立以矿为中心，地质学与地球化学理论为基础，矿业为归宿的理论联系实际，科学地指导生产的思想”。新中国成立以后，国家面临着大规模工业建设的任务，而工业建设的基础主要是矿业。1951年春何先生被任命为山东大学教务长，他立即在工学院增设采矿工程系，并于当年秋季招生上课。这一方面是他急国家之所急的实际行动，另一方面也是他上述思想的实践。
1952年何先生调到中科院地质所后，每年都有年轻人分配到他负责的研究室来，为了培养他们的基本功，他像在学校一样写了一个培训提纲，包括矿物岩石的手标本鉴定、岩矿薄片观察、矿物折光率测定、差热分析、化学定性分析、X射线分析和岩石磨片技术，每人必须逐项实践，完成实验报告，每份报告何先生都亲自批阅，不合格者返工重做。经过半年基本功训练后，他才分配给具体的研究工作。对这种严格要求，最初年轻人都有几分紧张，但事后都感到终身受益。
1954年，他应王嘉荫、张炳熹先生之邀，为北京地质学院岩石及矿床两教研室的研究生讲授弗氏旋转台及X光结晶学(后来由于何先生太忙，X光结晶学由章元龙先生接任)。第一次上课后，他留了几道习题，第二次上课时，见学生没交习题，便问：“上次留的题做了没有?”学生回答做了。“做了就要交给我看。如果不做题，就不要来学。”学生把习题交上后，他显得非常高兴。可见何先生治学严谨，要求严格。但对学生又是十分宽厚和平等相处的。在解惑学生的问题时，非常耐心，常常是先阐明原理，再根据自己的心得讲解要点，或亲自示范传授操作要领。他乐于听取学生的意见，与学生平等讨论问题，鼓励青年开展学术争辩，支持他们的新思路，真是一位诲人不倦的师长。
何先生虽是国内外知名的学者，但只要是有培训年轻人的需要，即便是一般的培训班，他都乐于去授课。第一个五年计划开始，为发展工业需大力开展地质工作。当时岩矿鉴定工作跟不上，为此中科院地质所举办了岩矿鉴定训练班，连续办了数期，学员来自地质、冶金、化工等工业部门，何先生主持讲课，从原理到方法深入浅出地使学员学到手。他没有大专家的架子，能为国家经济建设需要而培训人才，他感到欣慰。他的《岩石制片术》、《薄片内透明矿物鉴定指南》二书，是积他几十年心得经验写成的，为培养年轻的岩矿鉴定人员发挥了重要作用。
综观何先生的治学精神与教育思想，有太多的东西值得我们认真学习。一以贯之的是他的自强不息精神，他勇于探索，敢于创新，在新中国成立前中国贫穷落后的条件下，他不因贫困而无所作为，不以科技落后而不思进取，他以对科学的执著态度自己动手设计出经济实用的新仪器、新方法技术，以保证他的研究工作顺利进行。他总是选择学科内的前缘课题作为研究目标。他的思维严谨而辩证，坚持理论与实验并重。实验数据力主精益求精。他设计制造新仪器，改进已有的常用仪器，都是为了使实验数据更精确。他的成果令世人瞩目，在其研究领域中处于世界先进行列，为国家争了光。另一方面就是急国家之急需，20世纪30～40年代，他积极努力地开展光性矿物、X射线结晶学以及岩组学等方面的研究与教学，以期弥补我国在这些领域中之不足或空白。1949年6月2日青岛解放，7月华东军政委员会致函山东大学，商请地矿系承担路线地质调查任务，何先生当即接受。他亲自带队，率师生14人于暑假开展对博山—莱芜—泰安一线的地质调查，9月底完成任务，在泰安城里迎接了新中国的诞生。新中国成立初期，国家急需岩矿鉴定人员，他亲自办班讲课；急需改进炼钢炉，他积极参与炉衬、炉渣、耐火砖等的研究。何先生的敬业精神也是值得我们好好学习的，他被任命为山东大学教务长后，立即以极大的热情和忘我的精神投入工作，由于操劳过度，1952年春在北京开会时突发脑溢血，经抢救转危为安，而高血压病却一直困扰着他。但他仍兢兢业业地从事研究工作，年近六旬还担任了中苏白云鄂博研究队的中方队长。他的不少研究成果就是在这种条件下取得的。这种忘我的敬业精神和执著的献身于科学的精神，令后学者敬佩万分。何先生对学生要求严格，一丝不苟，但不专断，善于启发学生，鼓励学生的新思想，希望学生超过老师，他是一位胸怀坦荡受人尊敬的好师长。
参考文献
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