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云水之间-岩石地质学家Buddington的故事 精选

已有 3625 次阅读 2019-10-23 08:01 |系统分类:人物纪事

最近多年老友在网上购得五颜六色彩石一堆向我炫示,细看来,不过是石英、萤石、玛瑙、方解石、砂岩等再普通不过的矿物与岩石,但把各种色彩的石头堆放在一个精致的瓷盘里,就瞬间簇生了一个琳琅满目的世界。如果将生命以五年为一个单元,做成不同颜色的石头,最终聚集在一个石盒里,无论王侯将相还是草木愚夫,都必然拥有一段精彩纷呈的人生。四十岁的男人听着《三十岁的女人》,总有一种铅华洗尽、韶光憔悴的凄凉感,如果挑选一种石头的话,只能是黯淡的灰岩或者砂岩。岩石是地球的“日记”,记录着地球的演化、气候的演变、生命的进程,追寻岩石的前世今生,就像在家谱里寻找祖辈的痕迹,深刻地了解过去才能更好地预知未来,否则我们就成了弗兰肯斯坦,没有亲属、没有朋友,没有对历史的追忆。在地球科学的殿堂里,研究岩石的人应该受到更多的尊敬,Arthur Francis Buddington无疑可以担此大任。

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                           Arthur Francis Buddington1890-1980,文献4

Buddington18901129日出生于美国特拉华州威尔明顿市,由于父母双方祖上自17世纪以来就居住于康涅狄格州,所以1904年,全家又迁回了梦开始的地方,父亲是一名浸礼会牧师,业余时间,常侍弄花草,饲养家畜。不停的转学并没有耽误Buddington的学习,1908年,他以优异的成绩考入布朗大学(Brown University),主修化学,辅修地质学与植物学,学习科学的目的是他对古典文学实在提不起兴趣,恨透了拉丁文与希腊语。在高中、大学的闲暇时光,他常去乡下,帮助叔叔躬耕田间,有时也乘船下河捕捞鱼虾,纽芬兰岛的西海岸留下了他的身影,他有当水手的潜质,但后来却走了“弯路”。Buddington的家坐落在一片花岗岩上,在一条出露完好的伟晶岩脉中,他发现了一种鳞片状、浅灰色、金属光泽的矿物,作为化学专业的一名学生,他试图通过化学分析确定他的成分,但最终却一无所获,后来在一次矿物课上,他才知道那是辉钼矿。他对地质的兴趣越来越浓,而化学则像小师妹渐行渐远,主要原因可能是他更喜欢傲笑自由的野外,以及去遥远的地方经历最浪漫的事。1912年本科毕业后他继续攻读硕士,只用了一年时间,他就以研究石炭纪植物化石拿到了硕士文凭,同年,他去了普林斯顿大学,博士的大门已经向他敞开。

在那个年代,岩石化学刚刚在美国落地生根,用于分析岩石的地质学家还很少,C.H.Smyth教授恰好正是这样的人,在Buddington的心目中,他也是完美“学者与绅士的化身”。Buddington的博士研究方向为纽芬兰岛上蚀变流纹岩中的叶腊石矿床。当时,普林斯顿大学建立研究生院不久,来自各个系别、各个专业的学生聚集在一个班级,相互交流与学习,Buddington的同学中就有后来以“康普顿效应”闻名的物理学家Arthur Compton,他也是中国物理学研究“开山祖师”,解放前曾任南京大学校长的吴有训先生的博士生导师。还有后来在耶鲁大学任物理学教授的Alan T. Waterman,他是美国国家科学基金会的第一任主席。1916年取得了博士学位,Buddington又接着在普林斯顿大学做起了博士后,与Smyth在阿迪朗达克山脉(The Adirondacks)进行填图,寻找黄铁矿与磁黄铁矿矿床,以解决战时所需的硫,从此开启了他与阿迪朗达克山脉一生的情缘。

1917Buddington回到布朗大学成了一名讲师,响应第一次世界大战的号召,1918年应征入伍,成了一名通信兵下士,鉴于他的化学背景,几个月后被调往毒气部队,由于始终无法完全适应部队生活,当年年底就以中士身份退伍了,后来,他对自己的军旅生涯几乎只字不提。离开部队后,他又回到了布朗大学,只呆了一个学期,就接受了华盛顿卡内基地球物理实验室的任命,从事矿物实验研究,认识了一批包括N.L.Bowen在内的杰出岩石学家,也遇到了他的终身伴侣Jene Muntz,他们于1924年结婚,婚后生了一个宝贝女儿。1920年,他成了普林斯顿大学的一名教员,接下来的半个世纪里他一直呆在那里。

成为普林斯顿大学老师不久,Buddington发现没有资金开展研究,机缘巧合,他遇到了美国地质调查局一直从事阿拉斯加地质调查工作大名鼎鼎的A.H.BrooksBrooks翻看了他的简历,发现他有在纽芬兰驾舟的经历,于是就雇佣了这位曾经捕鱼捉虾的“渔夫”,在阿拉斯加东南部从事区域地质及矿床调查工作。这项工作历时五年(1921-1925),绘制了4000英里长左右的蜿蜒海岸线,有时还要穿越危机重重的浮冰,爬上冰雪覆盖的山坡,条件极其恶劣。单只在192190天的野外时间里,就有87天淫雨霏霏,然而, Buddington后来却说,这五年是他职业生涯中最令人满意与难忘的时光。更令人难以置信地是,作为一名象牙塔中的大学老师,他一生在野外度过了45个夏季,步行35000英里,乘船5500英里,研究露头50000个,用实际行动验证了“最好的地质学家是看到岩石最多的人”这句H.H.Read的名言。对室内研究人员来说,这种对野外研究的着迷很让人费解,而且考虑到它经常需要在非良性的条件下消耗大量体力,也不太容易解释。毫无疑问,这种诱惑的一方面来自美学,即与各种各样的露头亲密接触所唤起的自发情感。另一方面,还有兴奋、挑战和智力上的满足,将许多地质露头、地质现象结合起来,就是一个个浪漫缱绻的地质故事。

Buddington同时给本科生和研究生上课,主要教授岩石学和矿床学相关知识,除传授知识外,更注重把研究方法教导给学生,重点强调应用理论和实验化学来理解自然系统。他每节课都准备充分,内容丰富生动,避免机械教条,浸透着新颖的洞察力与想象力,显而易见他课下为此投入了大量时间与精力。1955年,Buddington在给本科生授课时,兴致勃勃讲到了他当时还在研究的铁钛氧化物温度计问题,这引起了年轻学子D.H.Lindsley的注意,从此把他的职业生涯都绑在了铁钛氧化物及其物理化学关系上。1964年,他俩出版了有关这方面的经典文献,Buddington作为论文第一作者总觉得有些局促不安,常常在别人面前自我解嘲地说:“要好好对待学生,他们也许是你未来的救世主!”1920sBuddington邀请他原来的同事与朋友N.L.Bowen来普林斯顿大学做了一系列讲座,后来整理出版了名垂史册的《Evolution of the Igneous Rocks》,成为那个时代岩石学家心目中的圣典。1930sHarry Hess,这位未来在板块构造领域响彻寰宇的地质巨人的加入,使普林斯顿大学顿时屹立于国内“硬岩”前沿,Buddington也得以实现他多年来的雄伟抱负,即使用高温高压设备进行岩石学实验研究,1949年,梦想成真。

Buddington的许多成就都体现在了区域地质和矿床研究报告中,这些成果多来自野外对露头的精细观察,最终得出的结论令人信服,可是由于报告冗长,不够引人入胜,很少有人能够从头到尾耐心阅读,尽管这些报告中充满了真知灼见、思想菁华。1959年,Buddington发表了经典之作《Granite Emplacement with Special Reference to North America》,将岩体划分为深成岩、中成岩、浅成岩三大类,并具体描述和解释了三类岩体的特征及差异,这种分类方案早于根据具体的温度、压力定量划分前,时至今日,特别是在野外,依然得到广泛的应用。这篇文章的主旨思想就来自他多年在野外对美国西部不同区域出露岩体的敏锐观察与深刻思考。对阿拉斯加海岸山脉岩基成分从西向东的变化解释直到板块构造概念的提出才得到圆满解决,也奠定了根据火成岩成分来推断贝尼奥夫带(Benioff Zone)深度的基础。1935年,Buddington提出热液矿床中有一种“浅成高温型(xenothermal)”,概念来自他对俄勒冈州喀斯喀特山脉(Cascades)浅成侵入岩及之相关矿床的精心研究,这也许是第一次与当时占主导地位的Lindgren-Emmons热液矿床分类方案“决裂”,但却得到了越来越多野外证据的支持,经济地质学大家R.W.Hutchinson1983年任经济地质学家协会主席的演讲中,也明确提到了Buddington对热液矿床的先驱贡献。在研究美国东北部铁矿时,Buddington发现倒转剩磁异常是含钛赤铁矿的一种内在特征,可以用于解释区域磁性异常,由此用二战发展起来的航磁物探第一次发现了一批中小型铁矿,同时也极大地促进了“勘查地球化学”这一分支学科的发展,尽管主要功劳来自他的学生H.E.Hawkes。他与D.H.Lindsley发表的经典文章指出钛铁矿-含钛的磁铁矿可以用于测量氧的压力及形成时的温度,遂引起了全世界的关注,并引发了广泛的后续研究。总体而言,Buddington的科学思想倾向于正统和保守,而不是大胆与冒险,但他也没有被正统思想完全束缚住手脚,只要坚持的理论是建立在长期野外研究基础之上,他就更有了绝不低头的勇气。

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三大类岩体的构造关系示意图(文献5

Buddington虽然驾船技术一流,但他对开车却不在行,用他自己的话说就是太忙了,没有时间学习。在野外工作时,多是老婆给他充当专职司机,在调查路线的终端“望郎归”。多年来,夫妻二人相濡以沫,相忘于江湖,每年在家里款待新入学的学生,甚至包括他们的家人,在普林斯顿大学形成了一种学术界少有的团队精神。他的笑声爽朗清举,久悬长廊,这似乎与他平时说话文静,态度温和相抵牾,但笑声中满是正直与诚实,这也是他一生品质的写照。他总是耐心倾听,虚心请教,认真思考,谦和让步,每当觉得他要松口时,他会抛出另一个充满智慧的说辞。他一生都坚守着科学家的生活和仪式,从没有向财神或华而不实的职位出卖自己,尽管他当过14年的系主任,尽管他在许多科学团体中担任要职,他永远是那个经常匆忙走在校园,衣着朴素身体前倾,平静的外表下内心一团火热的人。

19801225日,Buddington平和地离开了人间……

参考文献

1.H.H.Hess, An Appreciation, in Petrologic Studies: A Volume in Honor of A. F. Buddington, edited by A.E.J.Engel, Harold L.James and B.F.Leonard. The Geological Society of America,1962

2.B.F.Leonard, Memorial of A.F.Buddington November 29,1890-December 25, 1980. American Mineralogist,Volume71,pages1268-1273,1986

3.R.B.Hargraves, Memorial to Arthur Francis Buddington 1890-1980, The Geological Society of America,1984

4.Harold L.James, A Biographical Memoir:Arthur Francis Buddington 1890-1980, National Academic Sciences,1987

5.A.F.Buddington, Granite Emplacement with Special Reference to North America, Bulletin of The Geological Society of America,Vol.70,pp.671-747,1959

6. R.W.Hutchinson, Presidential Address Hydrothermal Concepts:The Old and the New,Economic Geology Vol.78,pp.1734-1741,1983




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