講座視頻連接:https://b23.tv/8nArpp
專家信息:陳立輝
西北大學/南京大學 教授,博士生導師
研究方向:火成巖石學和地幔地球化學
主要成果:
1、鎂同位素在巖漿演化中的分餾;
2、堿性(鈉質)玄武巖成因與源區組成;
3、蘇長質Eucrite隕石成因與灶神星內部混染過程;
孫老師:
今天是一個特別的日子9月10號——教師節。我先祝全國的所有老師教師節快樂。然后今天我們請到了一位特別的嘉賓,他在教師節這一天還要在野外辛勤的工作。這個老師帶領著他們組在漫游宇宙、漫游世界、漫游地球、漫游海洋,他們組就叫“幔游”組。那我今天請到了“幔游”組的課題負責人。我們有請西北大學的陳立輝教授!
陳老師您好,先祝您節日快樂。
陳老師:
謝謝,也祝你節日快樂。
各位同學好!
孫老師:
陳老師,今天是教師節,您希望學生們送給你什么禮物???
陳老師:
啊,每人送我一塊火星隕石唄,哈哈。
孫老師:
陳老師,您是研究地幔的,那我們知道地球分為殼幔核,地幔其實是在地殼之下,那地幔的樣品是怎么采到的呢?
陳老師:
地幔的樣品有兩種,一種樣品是我們稱之為直接的地幔樣品,稱之為地幔捕虜體。這種捕虜體是來自地幔的火山噴發時捕虜而來的地幔巖碎片。另外更主要的是,我們地幔來源的巖漿噴出來形成的巖漿巖,比如說玄武巖、金伯利巖、輝長巖、輝綠巖等等。這些由于物質本身也是來自地幔的,所以也能反映地幔的物質組成。但是它是間接的樣品,因為它們上來的時候已經是液態的形式,到了地殼表面。我不知道說清楚沒有。
孫老師:
說清楚了陳老師。您的組是“幔游”組,其實除了漫游地球之外,您還在漫游宇宙,那您是怎么“海陸空三軍”都可行的呢?
陳老師:
是這樣的,我記得我上高中的時候,老師給我們說,那時候我們有一句社會上流行的說法,就是學好數理化,走遍天下都不怕。到現在也是這樣的,其實道理是差不多的,你只要把巖石學學好,地球化學學好,你去研究地球上的巖石樣品,還是研究月球上的巖石樣品,還是火星上的巖石樣品或者其他小行星上的巖石樣品,它的研究方法、思路、手段都是接近的,相通的。
同學:
那么請問一下陳老師,您是研究玄武巖的專家,那為什么后來參加到了大洋、行星的項目上?
陳老師:
我們知道,我們陸地上最常見的火成巖是花崗巖,但是在大洋底部、洋底最常見的是玄武巖。所以我這個玄武巖專家在做大洋底部的巖石就能發揮更重要的作用,所以我在2010年就開始參加這個“IODP”就是國際大洋發現計劃的科學考察以及后續的研究。然后行星這一塊是最近幾年才開始涉及,因為我們國家從工程角度的話,我們探月以及火星,以及未來幾年小行星都已經在執行或者是正在執行。這樣的話對我們科學家就提出了要求,就是我們不僅僅中國的航天器能夠到月球,到火星去考察,去探測。更重要的是我們科學家要在月球火星相關的基礎研究上,要做出原創性的成果。就是科學成果和工程應用要匹配。不然的話,辛辛苦苦在月球上采回來的一公斤樣品,我們做不出科學成果,那我們就對不起納稅人的錢了。所以這些年我們組也就開始做月球、火星以及小行星。而且隨著我們國家綜合國力的提升,從國家利益角度,已經在星辰大海,地球上的話我們國家利益已經不限于我們中國的國土范圍內,所以我們的視野要放在全世界,包括大洋。謝謝!
孫老師:
好的,謝謝陳老師。我問一個問題,我在帶學生野外的時候經常會遇到這樣的問題。就是在課堂上學這個巖石學,學的還挺好的,但是一到野外,碰到巖石他就不認識了。是野外的巖石跟實驗室的巖石有什么差別嗎?
陳老師:
這個是我上學的時候也經常遇到的問題。其實這個問題,我們工作之后就發現這個問題是很正常的。有幾個原因吧,第一個原因是上課的樣品是經典的樣品,老師挑的是最有代表性的樣品,也就是最好認的樣品。至少他不是那種模棱兩可的,不是過渡類型的。而自然界的樣品,我們人為給它分類,是因為我們人為帶著主觀性的,而自然界的樣品往往很多是過渡的。這是一個很重要的原因。另外一個重要的原因呢,就是我們實驗室的樣品,都是比較漂亮的,比較新鮮的,而野外經常風吹日曬的,經過風化了,火成巖的樣品比如說長石經常是高嶺土化,輝石綠泥石化之類的,會有一些低溫的蝕變,或者是風化。這樣看上去就沒有那么經典,典型的特征就慢慢的模糊化了。第三個重要的原因就是經驗。經驗包括幾個方面,一個是你看的巖石樣品是否足夠的多,我們上學期間看的時間少,比如說男生,打游戲打得多了,打十個小時和一百個小時是不一樣的??磶r石也是這樣。另外一方面你在一個地區工作了時間長了以后就不容易認錯了。這個地區有哪些巖石,有什么時代的巖石,有那些構造現象等等,時間長了在你的腦子里有一些積累,以后你在野外的話就容易做出準確的判斷。所以主要就是這三個原因。
孫老師:
好的,謝謝陳老師。那我們上一節課講的是巖漿的化學成分,然后我們給大家留了一個思考題,希望陳老師也能幫我們解答這個問題。如果兩個巖漿巖它們具有相同的礦物組成、礦物含量,那么它們一定是同一種巖漿巖嗎?
陳老師:
化學成分相同,顯然不一定是同一種巖漿巖,因為它的結構有可能不同,巖漿巖的結構跟它的結晶歷史、冷卻速率是高度相關的。冷卻的速度快了,它的礦物長得就小,冷卻的慢了,它的礦物就可以長得大一點。比如說同樣是玄武巖基性的巖漿,它快速噴出地表,快速冷卻,它的晶體就沒來得及長得大,它都是一些細粒的晶體,細粒結構,這個就是玄武巖。而如果它侵位到地殼的深部,比如說下地殼或者中地殼,那個地方周圍的環境溫度比較高,巖漿的冷卻速度就慢,這個晶體,包括橄欖石啊、輝石啊、長石啊,它結晶的速度就慢,它可以長得大,可以形成粗粒結構,粗粒結構的基性巖石就是輝長巖。我們可以看到化學成分完全是一樣的,都是從地幔來源的巖漿到了地表或者地殼里面,因為冷卻的不一樣,形成兩種巖石,地表的是玄武巖,侵入到地殼里面的就是輝長巖。
孫老師:
好的,謝謝陳老師。謝謝您幫我引出了今天要學的內容。那今天就到這里,希望陳老師在“幔游”的路上越走越好。
陳老師:
謝謝孫老師,我們有機會再見。