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岩石学家带你“幔游”宇宙

已有 978 次阅读 2021-9-13 11:10 |系统分类:科普集锦

专家走进岩浆岩与变质岩石学课堂

 

视频信息:https://b23.tv/8nArpp

2021-09-10

程哲 整理

专家信息:

陈立辉

西北大学/南京大学 教授

博士生导师

研究方向:

火成岩石学和地幔地球化学

主要成果:

1、镁同位素在岩浆演化中的分馏;

2、碱性(钠质)玄武岩成因与源区组成;

3、苏长质Eucrite陨石成因与灶神星内部混染过程

孙老师:

今天是一个特别的日子9月10号——教师节。我先祝全国的所有老师教师节快乐。然后今天我们请到了一位特别的嘉宾,他在教师节这一天还要在野外辛勤的工作。这个老师带领着他们组在漫游宇宙、漫游世界、漫游地球、漫游海洋,他们组就叫“幔游”组。那我今天请到了“幔游”组的课题负责人。我们有请西北大学的陈立辉教授!

陈老师您好,先祝您节日快乐。

陈老师:

谢谢,也祝你节日快乐。

各位同学好!

孙老师:

陈老师,今天是教师节,您希望学生们送给你什么礼物啊?

陈老师:

啊,每人送我一块火星陨石呗,哈哈。

孙老师:

陈老师,您是研究地幔的,那我们知道地球分为壳幔核,地幔其实是在地壳之下,那地幔的样品是怎么采到的呢?

陈老师:

地幔的样品有两种,一种样品是我们称之为直接的地幔样品,称之为地幔捕虏体。这种捕虏体是来自地幔的火山喷发时捕虏而来的地幔岩碎片。另外更主要的是,我们地幔来源的岩浆喷出来形成的岩浆岩,比如说玄武岩、金伯利岩、辉长岩、辉绿岩等等。这些由于物质本身也是来自地幔的,所以也能反映地幔的物质组成。但是它是间接的样品,因为它们上来的时候已经是液态的形式,到了地壳表面。我不知道说清楚没有。

孙老师:

说清楚了陈老师。您的组是“幔游”组,其实除了漫游地球之外,您还在漫游宇宙,那您是怎么“海陆空三军”都可行的呢?

陈老师:

是这样的,我记得我上高中的时候,老师给我们说,那时候我们有一句社会上流行的说法,就是学好数理化,走遍天下都不怕。到现在也是这样的,其实道理是差不多的,你只要把岩石学学好,地球化学学好,你去研究地球上的岩石样品,还是研究月球上的岩石样品,还是火星上的岩石样品或者其他小行星上的岩石样品,它的研究方法、思路、手段都是接近的,相通的。

同学:

那么请问一下陈老师,您是研究玄武岩的专家,那为什么后来参加到了大洋、行星的项目上?

陈老师:

我们知道,我们陆地上最常见的火成岩是花岗岩,但是在大洋底部、洋底最常见的是玄武岩。所以我这个玄武岩专家在做大洋底部的岩石就能发挥更重要的作用,所以我在2010年就开始参加这个“IODP”就是国际大洋发现计划的科学考察以及后续的研究。然后行星这一块是最近几年才开始涉及,因为我们国家从工程角度的话,我们探月以及火星,以及未来几年小行星都已经在执行或者是正在执行。这样的话对我们科学家就提出了要求,就是我们不仅仅中国的航天器能够到月球,到火星去考察,去探测。更重要的是我们科学家要在月球火星相关的基础研究上,要做出原创性的成果。就是科学成果和工程应用要匹配。不然的话,辛辛苦苦在月球上采回来的一公斤样品,我们做不出科学成果,那我们就对不起纳税人的钱了。所以这些年我们组也就开始做月球、火星以及小行星。而且随着我们国家综合国力的提升,从国家利益角度,已经在星辰大海,地球上的话我们国家利益已经不限于我们中国的国土范围内,所以我们的视野要放在全世界,包括大洋。谢谢!

孙老师:

好的,谢谢陈老师。我问一个问题,我在带学生野外的时候经常会遇到这样的问题。就是在课堂上学这个岩石学,学的还挺好的,但是一到野外,碰到岩石他就不认识了。是野外的岩石跟实验室的岩石有什么差别吗?

陈老师:

这个是我上学的时候也经常遇到的问题。其实这个问题,我们工作之后就发现这个问题是很正常的。有几个原因吧,第一个原因是上课的样品是经典的样品,老师挑的是最有代表性的样品,也就是最好认的样品。至少他不是那种模棱两可的,不是过渡类型的。而自然界的样品,我们人为给它分类,是因为我们人为带着主观性的,而自然界的样品往往很多是过渡的。这是一个很重要的原因。另外一个重要的原因呢,就是我们实验室的样品,都是比较漂亮的,比较新鲜的,而野外经常风吹日晒的,经过风化了,火成岩的样品比如说长石经常是高岭土化,辉石绿泥石化之类的,会有一些低温的蚀变,或者是风化。这样看上去就没有那么经典,典型的特征就慢慢的模糊化了。第三个重要的原因就是经验。经验包括几个方面,一个是你看的岩石样品是否足够的多,我们上学期间看的时间少,比如说男生,打游戏打得多了,打十个小时和一百个小时是不一样的。看岩石也是这样。另外一方面你在一个地区工作了时间长了以后就不容易认错了。这个地区有哪些岩石,有什么时代的岩石,有那些构造现象等等,时间长了在你的脑子里有一些积累,以后你在野外的话就容易做出准确的判断。所以主要就是这三个原因。

孙老师:

好的,谢谢陈老师。那我们上一节课讲的是岩浆的化学成分,然后我们给大家留了一个思考题,希望陈老师也能帮我们解答这个问题。如果两个岩浆岩它们具有相同的矿物组成、矿物含量,那么它们一定是同一种岩浆岩吗?

陈老师:

化学成分相同,显然不一定是同一种岩浆岩,因为它的结构有可能不同,岩浆岩的结构跟它的结晶历史、冷却速率是高度相关的。冷却的速度快了,它的矿物长得就小,冷却的慢了,它的矿物就可以长得大一点。比如说同样是玄武岩基性的岩浆,它快速喷出地表,快速冷却,它的晶体就没来得及长得大,它都是一些细粒的晶体,细粒结构,这个就是玄武岩。而如果它侵位到地壳的深部,比如说下地壳或者中地壳,那个地方周围的环境温度比较高,岩浆的冷却速度就慢,这个晶体,包括橄榄石啊、辉石啊、长石啊,它结晶的速度就慢,它可以长得大,可以形成粗粒结构,粗粒结构的基性岩石就是辉长岩。我们可以看到化学成分完全是一样的,都是从地幔来源的岩浆到了地表或者地壳里面,因为冷却的不一样,形成两种岩石,地表的是玄武岩,侵入到地壳里面的就是辉长岩。

孙老师:

好的,谢谢陈老师。谢谢您帮我引出了今天要学的内容。那今天就到这里,希望陈老师在“幔游”的路上越走越好。

陈老师:

    谢谢孙老师,我们有机会再见。




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