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遁入远古的空门-地球化学家Condie的故事 精选

已有 4542 次阅读 2019-9-21 06:57 |系统分类:人物纪事

自板块构造问世至今已有50载,它所挟带的激情与迷茫已如人到中年听雨客舟逐渐褪却,但它已深入人心,成为一种风暴,全面占领了地质人的大脑。板块构造何时开始?这一问题自提出之日就争论不休,至今没有取得共识,为了寻找正确答案,只有尽量探索地球上最古老的岩石。我们知道:物质是颠扑不灭的,但物质存在的形式却是千变万化的,人类目前所见到的物质只是以当前形式暂时驻留在不同的空间,未来又会以新的面貌继续前行。譬如古老的海洋板块,已俯冲于大陆板块之下,一部分残留于地幔深处,一部分熔融为岩浆上侵地壳或冲出地表。因此要找到地球上最古老的岩石,唯有指望大陆,经历46亿年的桑海沧田,大陆也发生了天翻地覆的变化,但无论经历怎样的混乱大都有迹可循,秉持敬畏自然,谦卑万物之心,就能无限接近正确的答案。Kent Carl Condie终其一生研究地球上最古老的岩石,他对前寒武纪地球早期的演化,尤其是陆壳的发展成果有目共睹,长期处于世界领先地位,他所撰写的相关书籍成为大专院校、研究机构学者、学生争相阅读的对象。

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       Kent C.Condie 2009年在中国河南登封考察太古代绿岩(New Mexico Tech网站)

Condie19361128日出生于美国大萧条时期,成长于教会圣地盐湖城,自小就对闪耀着传奇与冒险,浸透着勇气与荣耀的西部充满了好奇与渴望。他对地质的兴趣完全来自泛舟科罗拉多河,蜿蜒曲折的水道,汹涌澎拜的激流,千岩竞秀的峡谷,层次分明的岩层,内心深处油然而生从事地质行业的心念。1955年他去了犹他大学地质系,分别于1959年和1960年拿到本科与硕士文凭,1960年的秋天,他进入了加州大学圣地亚哥分校的斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institute of Oceanography)攻读博士。在此期间,他本来有机会和1934年诺贝尔化学奖获得者Harold Urey一起从事月岩研究,尽管当时他们手头一块月岩样品也没有,但他最终拒绝了后者的好意,因为在他的心目中,一名地质学家只有拿起地质锤,敲打岩石,收集样品,才是一名真正的地质学家,恰如一名刀客,即使在寒风中,雪地里踉跄前行,但刀始终在手上,才是一名真正的刀客。Condie最终选择了野外经验丰富的岩石地质学家Albert Engel为他的博士生导师,这个时候他开始对前寒武纪岩石感兴趣,并渐渐明了它们在地球早期演化历史中所扮演的重要角色。此外,他还慢慢体会到了高精度化学分析并不只是一套繁琐固定的程序,而是有着自身巨大的价值与意义。这个期间学到的知识与感悟影响了他的余生。

1965年,Condie获得了博士学位,从Albert Engel身上,他学到了两点:一是野外地质和地球化学分析、地球物理测量同等重要;二是在发表论文前,最好和导师先行探讨。因为他后来发现自己开始固执己见的科学观察结果最终证明是错误的,这在他的硕士与博士论文中都有反映。博士毕业后他去了圣路易斯华盛顿大学,慢慢学会了与持不同观点的学生、同事打交道,因为无论是求学者还是求医者,总是事先充满了期待与彷徨,这时候就需要老师或医生心平气和,耐心讲解,丝毫的不耐烦都会引起对方心起波澜,惶惶终日。上课人数太多怎么办?妙法之一就是布置高强度的热力学作业,下次上课立竿见影,看来经验都存在于现实中而非教科书上。为了在大学生存,还得冥思苦想,没日没夜撰写基金项目,好似科举考试,只有揭榜那一天,才会知道谁出人头地,谁名落孙山。为了在研究上取得非同一般的成就,还得从其他学科拉拢合作者。1970年,实在抵挡不住“I like the West”的诱惑,他毅然辞职转而去了新墨西哥科技大学(the New Mexico Institute of Technology),直到2014年光荣退休。

绿岩是最初喷出于海底后期变质的火山岩,它包含了地球早期演化以及地球区别于其它星体重大问题的关键线索,为此,他的足迹遍布世界各地,如澳大利亚西部、加拿大北部、西伯利亚、南非、津巴布韦、中国北部、印度南部等。早在1970s初期,他就踏上了非洲那片古老的土地,在拥有35亿年历史的巴伯顿绿岩带里寻找地球早期的痕迹,与后来鼎鼎大名的Viljoen兄弟不期而遇。在非洲东南部国家斯威士兰,发现了非洲最古老的岩石—36亿年的绿岩。通过野外调查以及地球化学数据分析,极大限定了绿岩的形成构造环境,1981年,他主编了《Archean Greenstone Belts》与《Archean Crustal Evolution》两本书。他在非洲的调查并不仅仅局限于观察和收集岩石标本,还充满了许多难以忘怀的经历。有一次,他在津巴布韦南部一国家公园内采集样品,忘记了公园管理人员不要下车的忠告,正在兴致勃勃敲打岩石之际,一头凶猛的大象向他冲来,幸亏他反应及时,拔腿就跑,真恨爹妈少生了两条腿,最后钻进了汽车,化险为夷。还有一次,他穿过一个正在发生冲突的敏感区域,沙袋散落地面包围着建筑,一辆爆炸的汽车残骸横躺在公路上。然而,这些经历都没有阻止他全神贯注于这块奇异的大陆,因为那里保存着地球早期历史的大部分印记。

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Condie(右)站在非洲最古老的的岩石前(来自文献2

受在南非工作的启示,Condie敏锐地觉察到迫切需要一本有关地球早期演化的专业书籍,尽管板块构造革命当时已近尾声,但积累的资料却持续更新中,于是结合当时的地质、地球物理、地球化学、海洋学资料写就了《Plate Tectonics and Crustal Evolution》一书,第一版于1976年出版,随后在198219891997年又出版了第二、三、四版(第一版与第二版有汉译本)。自1990s以来,人们越来越清晰地认识到,大气圈、生物圈、水圈、岩石圈,地壳、地幔、地核等都是地球作为一个相互关联的整体统一系统的不可或缺的部分,板块构造独舞的局面已如埋没于漫天黄沙中的楼兰,风光不再。第五版脱胎换骨,书名更改为《Earth as an Evolving Planetary System》,以一种崭新的姿态屹立于世人面前,2016年出版了第三版(2005年第一版,2011年第二版)。记得四五年前,我有一个同事在北京大学读研究生,他告诉我《Earth as an Evolving Planetary System》是他们学校研究生的必读书籍,于是我禁不住诱惑,花了700个银子买了第二版,糟糕地是,我看完第一遍后,书就呈半解体状态了,书非烂不能读也,真没有想到国外的书籍装订质量如此之差。

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Plate Tectonics and Crustal Evolution》第四版封面与

Earth as an Evolving Planetary System》第三版封面(来自Amazon网站)

1990s中期,在研究加拿大苏必利尔西部绿岩带时,Condie发现有些绿岩的成分与海洋高原玄武岩相似,这是地幔柱岩浆作用的产物,这个发现让他惊喜万分,开始对地幔柱感兴趣,特别是其在地球演化早期所扮演的角色。地幔柱是来自地球中心的大团热物质,虽然早在1970s初期就由Jason Morgan提出,但是命运多舛,与板块构造随后如日中天不可同日而语。但随着计算机速度的日新月异、地震层析技术的快马加鞭,使得地幔填图成为可能;对火星、金星等星体日益剧增的探测资料又表明,地幔柱在这些星体上占据着绝对统治地位。在30亿年前的太古代时期,地球是不是也像火星或金星冷却主要由地幔柱驱动而不是板块构造?如果确实如此,地幔柱在地球演化过程中留下了怎样的记录以及对大气圈、海洋、生物圈又有着怎样的影响?带着这些疑问结合有关资料,Condie2001年写就出版了《Mantle Plumes and Their Record in Earth History》。当有人问到写作动机时,Condie回答道:“当你全身心地投入到研究中,不断自问一些有关地球如何运转的问题时,写作并不难,因为你有强烈的欲望想和别人分享你的创见。”

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Condie展示他的《Mantle Plumes and Their Record in Earth History》(来自文献2

2014年,Condie退休了,随着年龄的增大,虽然挥桨击水的次数屈指可数,但研究的项目无论从数量上还是深度上不退则进。他依然虚怀若谷,虔诚如尼,学习交叉相关分析以及功率光谱技术,理解锆石年龄峰值系列,截止2014年,数据库中已经储存了80000多个锆石年龄值。2018年,Condie获得了美国地质学会最高奖Penrose奖,以表彰他在地球早期演化以及地壳形成初期的杰出贡献。许多成就突出的其他地质学家也对Condie赞不绝口,譬如“当今研究前寒武纪和地壳演化的巨人”,“对地壳演化的贡献足以媲美Ted Ringwood对地幔演化的贡献”,“展示了强有力的编纂、综合、筛选、解释汗牛充栋般资料的能力”等等。她与夫人Carolyn共育有三个孩子,许多个夏天,他都在野外独对明月,品尝孤独,思念家人,满怀歉意。

当被要求展望地球科学未来发展方向时,Condie总是谦虚地说:“很难看清未来十年地球科学的样子以及向哪个方向发展。”也许他可能确实不知道地球科学将来会发生什么,但可以肯定地是,无论发生什么,他的工作都已为它铺平了道路。关于板块构造什么时候开始的问题,下个月13-18日在南京大学召开的第九届国际Hutton花岗岩研讨会上,作第一个主题报告发言的这方面的大牛Chris Hawkesworth会给你带来最新的认识。

主要参考文献

1.2018 Penrose Medal presented to Kent C.Condie. http://www.geosociety.org/awards/18speeches/penrose.htm

2.Profiles of Notable New Mexico Geologists-Kent Condie. https://nmgs.nmt.edu/notablegeologists/Kent_Condie/home.html

3. Kent C. Condie, Plate Tectonics and Crustal Evolution(fourth edition),1997, Butterworth-Heinemann

4.Kent C. Condie, Earth as an Evolving Planetary System(third edition),2016,Elsevier

5.Kent C. Condie, Mantle Plumes and Their Record in Earth History,2001,Cambridge University Press




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