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矿浆论的不二信徒Spurr—世界著名经济地质学家(五十五) 精选

已有 3676 次阅读 2024-5-24 10:47 |系统分类:科普集锦

成矿作用是矿床研究的核心内容,但无论使用怎样的方法技术,无论对野外进行怎样的细致观察,最终都很难得到确凿无疑的结论。但科学研究的最大乐趣本就在于探索与发现,这也是人类前进的根本动力,所以几百年来,那些沉湎于此的科学家们前赴后继,乐此不彼,即使为之付出生命也在所不惜。现代矿床学的理论基础多来自十九世纪末二十世纪初,在那个激情澎湃,思想迸发的岁月,各种认知如雨后春笋,层出不穷,又似月下长舞,聘聘婷婷,单只含金石英脉,就有矿浆论、岩浆热液论、分泌论和深成论四种,仿若回到了“五胡乱华”华丽血时代,万马齐嘶,惊雷阵阵。矿浆论自提出之日就似乎进入了魔教的门庭,多遭冷遇与嘲讽,少有追捧与赞誉,“兰生幽谷,不为莫服而不芳。舟在江海,不为莫乘而不浮。”纵使它如今被打入了冷宫,消失于长河,但它毕竟曾经来到这个世界上,也难保哪一天不会“死灰复燃”,重焕生机。Josiah Edward Spurr可以说是矿浆论的忠实信徒,积一生卅年之经验与心得,写就《The Ore Magmas: A Series of Essays on Ore Deposition》一书作为他的“科学临终遗言”。虽今已过百年,然掸去尘埃,依有微光熙然。

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                             含金石英脉(来自网络)

Spurr1870101日出生于马萨诸塞州一个渔民家庭,是家庭中的第五个孩子(共七个),父亲拥有好几艘渔船,是当地颇有名望的船长。穷人的孩子早当家,Spurr小小年纪就知生活不易,沿街卖鱼与蔬菜挣取个人零花钱。虽然长得比同龄人瘦弱矮小,但性格倔强刚强,不肯服输。同学霸凌他,忍无可忍无须再忍时他猛力还击;老师冤枉他,忍亦可忍仍需再忍时他甘受戒尺。冬季宁肯身着单衣,忍受极度寒冷,也不穿姐姐衣服改装的外套。海浪滔天,答应去迎接渔民,他义无反顾,纵使没有报酬也心甘情愿,因为诺言一掷千金。高中时,几何老师说他答案错了,他给教材作者写信洗刷清白,即使被老师怀恨在心,考试赶出考场也宁折不弯。

1888年高中毕业,依靠手里仅有的75美金Spurr去了哈佛大学。大一年终考试在400多人中脱颖而出,获得了学业进行下去的命运奖学金,除此还要辅导学生,食堂当侍者赚取学费及日常开支。由于过度劳累,再加上身体有恙,第二学年结束不得不暂离校园,在一家银行当起了保安,闲暇之余开始认真思考人生,使用了多种排除法后决定以地质为业。有了人生方向,Spurr就像充了气的皮球变得精神饱满,意志坚决,对地质知识如饥似渴,但还是有老师说他没有学地质的天赋。专业出类拔萃又乐于助人的N.S.Shaler教授成了他的伯乐,暑期把他派往野外,帮助USGS(美国地质调查局)冰川填图。1893年毕业前夕他又囊中羞涩,债台高筑,不得不提前离校,去明尼苏达地质与自然调查局任职,为此老师们特意给他安排了一场特殊考试,一天全部考完。即便如此,他依然成为哈佛大学优等毕业生,一年后又获得了该校硕士文凭,“哈佛,这个学校还算不赖!”他写信对别人说。

Spurr被安排在美国著名钢铁基地Mesabi铁矿区进行地质填图,那里地势低矮,灌木丛生,时有野兽出没。当一番辛苦工作即将完成时,被告知项目没有了经费,他并没有立即辞职,而是以一己之力默默专心研究,绘制图件,撰写报告。最终他写就的报告得到了业界好评,从而有机会被USGS雇用,成为著名经济地质学家Franklin Emmons的助手。他租住在一家德国人经营的公寓里,这家德国人有五位貌美如花,惊若天仙的漂亮女儿,他看中了三公主Sophie,她身长若竹,颈白似鹅,发黑如墨……。他还有幸结识了志向远大,谈吐不凡的西奥多·罗斯福及同事一生挚友未来的“阿拉斯加先生”Alfred Brooks。他被派往科罗拉多、犹他州等矿区,在坑道里秉烛填图,在另一坑道里与眸若星辰的美洲狮不期而遇。等他最后把报告提交给Emmons时,发现对报告没有任何贡献的后者竟然成了第一作者,他难以容忍这种冠冕堂皇的盗窃行为,最后虽然正义战胜了邪恶,也从此被领导穿上了“小鞋”。

1896年,Spurr被任命为阿拉斯加考察小组负责人,主要目的是调查美加边境育空地区正在兴起的砂金矿。育空早在1870s初期就有砂金发现,随后陆陆续续有探矿者与矿工到来,最终引发了1897-1898年克朗代克淘金运动,也是十九世纪最后一次淘金潮,美国著名小说家杰克·伦敦曾参与其中。Spurr挑选了两名哈佛大学校友作为他的助手,是年5月底穿过林恩水道(Lynn Canal)来到了Dyea小镇。小镇已是聚集了数百白种人及待雇佣的当地印第安人,这些印第安人耐力非凡,能快速长途搬运重物而不歇息。要想进入阿拉斯加,就得翻越陡长的Chilkoot山口,沿途随处可见堆放于路旁的各种物品,即使一年回来也毫发无损,如若有人取走,会留下纸条,那不是一份账单,而是一份承诺。越过山口,穿过激流,听松涛阵阵,观溪流潺潺,最终安全到达了四十英里(Forty Mile)工作开始之地,凶猛的蚊蚋扑面而来……。

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Chilkoot山口及位置(来自网络)

砂金调查沿育空河两岸及其支流展开,主要记录砂金赋存状态及地质特征等。每到一处,都要与矿工打交道,有时还要与之同食共眠,他们大多热情好客,慷慨解囊,喜欢读书,关心时事,当然也有脾气暴躁,性情乖戾者,其实我们每个人都生来天使,只是在狗血淋漓的现实中,被折磨得疲惫不堪。在四十英里驿站,他们看到一种奇特现象:一群矿工鱼贯而入一间破旧无窗漆黑的木屋中,一群毛毯里背着孩子的印第安女人东张西望,惴惴不安而来,放下身后的孩子,娇羞腼腆坐在身前木凳上。那些矿工有点儿粗野地拉起了那些无语的女人跳起了舞,没有交谈,没有微笑,也看不清对方的脸庞,只能听到靴子踩在木板上的吱吱声与小提琴呀呀的刺耳声。舞会结束后,那些女人背起了孩子,悄无声息离开了木屋,随后消失在沉沉夜色中。Spurr还遇到一位著名早期探矿者Oliver Miller,他已经在阿拉斯加呆了很多年,一直独自找矿,经常有所发现,但还未充分享受胜利的果实,就又奔向下一个地方。他说不是不喜欢有人陪伴,而是找不到同路人,两个开始亲密无间的伙伴,在长期相处中,也难免吵架。他沿一条大河追溯了上千公里,看到了北冰洋,回来时船翻了,他拼命挣扎,他知道没有了船,他就会在荒野中死去,他最后幸运地爬上了船。自古以来探矿者的历史都是一部伟大的拓荒史,大多数人都没有留下任何痕迹,他们的苦难、孤独、勇敢,常以一种近乎滑稽的英雄主义表现出来,他们敢于以最原始的装备面对大自然最严峻的考验。他们中的一些人死去了,另一些人回归文明,成为水手、汽车售票员或看门人,但他们是维持一个国家生存的根本。当回程路经圣弗朗西斯科时,干净的衣服还没有送达,胡子与头发已经几个月没有修剪了,衣服发出刺鼻难闻的味道,他们走进剧院,观众都惊奇地看着他们以为他们是剧目的一部分。他们又走进了一家照相馆,留下了那张经典的照片,成为后来畅销书《Through the Yukon Gold Diggings》的封面。1898年他又领导了第二次阿拉斯加探险之旅,选择了当时最为荒远,最不为人所知的西南部Kuskokwim河流域,定名了许多山川河流,平息了潜在的骚乱,也有幸目睹了蔚为壮观的万烟谷(Valley of Ten Thousand Smokes)。

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阿拉斯加小组合影(中间为Spurr,来自文献3)

1899年,Spurr终于与小他9岁的Sophie喜结连理,这桩婚姻硕果累累,生了五个儿子,每一个都继承了他的才华。在把阿拉斯加地质工作全权交给Brooks后,他被安排去了西部加州与内华达州交界处的沙漠区。这次调查多数情况下需要骑马前行,在死亡谷里,通过观察动物足迹才最终找到救命的水源,去某矿区调查差点掉入冰窟窿。1901年他被派往土耳其充当独裁苏丹的矿产顾问,期间完成了《Geology Applied to Mining》一书的初稿。苏丹对他的工作非常满意,决定延续一年,他断然拒绝了,因为他觉得在这里时间没有得到充分有效利用,不能自主调查各种矿山与矿床。

二十世纪初,有关矿床成因的争论喧嚣尘上,但少有杂志喜欢发表矿床文章,多寄篱于工程、采矿之下。Spurr觉得有必要创办一份相关期刊,为从事矿床地质研究人员提供自由表达的舞台,于是召集了包括Lindgren在内的一群朋友,才有了1905Economic Geology的诞生。后来1920年他又提议创办了经济地质学家协会(The Society of Economic Geologists,简称SEG),设立了Penrose奖。也是1905年,迫于家庭压力,涨薪无望后,他决定离开USGS,到矿业公司谋求薪水更高职位,他认为一个人如果在35岁的年纪不离开原单位,以后也就很难再离开了。在业界收入最高矿业工程师John Hammond推荐下,他被矿业巨头古根海姆家族(Guggenheims)雇用,工资相比以前翻了一番。首份任务是调查墨西哥某矿区消失的金矿脉,他最终成功推定矿脉为断层错断,且错动距离大于上覆熔岩中的距离,指示向深部勘探。为此需要新建立一竖井,耗时一年,耗资十万美金,矿业经理甚为怀疑,但事实说明了一切,薪水再次翻番。采矿业是一项非常危险的工作。因为坚持检查完一条断裂后再乘坐罐笼,从而与死神擦肩而过,避免了触电而亡。爆破产生的有毒气体在坑道四处蔓延,他被卡在了石缝当中,多亏陪同人员发疯似地拉拽,命悬一线之际,身体挤了过去。他又与几个后来认识的朋友合伙开办了一家矿业咨询公司,收入扶摇直上,一段时间独居世界第一宝座,风头直逼Hammond

在板块构造千秋万载,一统江湖之前,那是一个地质纷乱的时代,各种理论乱花眯眼,应接不暇,矿浆论是其中较少受人关注的一种。它的“始作俑者”可以上溯到“现代地质学之父”James Hutton1726-1797),建立在石英与硫化物均不能溶解于水的错误认识基础之上,他推断金属矿脉为干岩浆(不含水)从下部上升注入裂隙而成。法国里昂大学的J.F.Fournet1801-1869)是矿浆论的下一位支持者,根据详细野外观察和岩性对比,断定金属矿脉是岩浆花岗岩-斑岩-矿脉演化过程的最终产物。德国科学家A.Petzholdt1810-1889)持有类似观点,认为大多数矿脉属岩浆注入成因,金属则来自深部金属圈。著名采矿工程师与博物学家Thomas Belt1832-1878)广泛研究了世界许多地方的含金石英脉,特别是注意到其与花岗岩和斑岩的密切联系,冷凝接触边及其中所含的围岩悬浮碎块等特征,从而提出了含有金属蒸汽的硅质岩浆是矿脉母源的观点。

Spurr基于他一生对美国、墨西哥等地不同类型,不同时代金属矿床的经验于1923年写就了两卷本九百余页的《Ore Magmas》一书,剑走偏锋,蛇游水底,仿若一块卵石投入本就不平静的湖面,激起了更大的浪花,又若现代穿汉服的少年走在熙攘的大街上,一时之间吸引了大众的目光。在含金地区,Spurr多次注意到重复出现的岩石-矿脉序列:花岗岩—伟晶岩—细晶岩—长英质斑岩—含金石英脉,从而指出矿脉的形成不是由于地壳压力,而是由于矿浆所具有的气体张力,这种力量足以在岩石中撕裂上千公里的裂隙。矿浆论本质上是一种极端岩浆论,夸大了火成岩的角色,只适用解释少数极个别矿床。矿浆论虽然没有得到世人的认可,但亦不能由此完全抹杀Spurr的功绩,他的推论都是建立在野外事实与观察基础之上,其真实性毋庸置疑,在许多情况下依然具有迷人的吸引力与宝贵的实用性。正如R.W.Boyle评论的那样:今天几乎没有人再信奉矿浆理论,因为矿脉完全可以用更具有说服力的热液理论解释,然而矿浆论的早期拥护者在大部分含金区所确定的岩石生成总体顺序是真实的:花岗岩—细晶岩—伟晶岩—石英斑岩—含金石英脉。一般把前四类岩石归属于岩浆成因,所以,为什么不会有部分含金石英脉以类似的方式衍生而成呢?

来到这个世界上的绝大多数人都是苟延残喘为生存而活,而非奔走呐喊为真理而在,纵使岩浆热液理论当时已占主流,Spurr也不屈从己意,随波逐流。老板抢夺他的劳动果实,他慨然以对,单位不满足他的加薪要求,他毅然离去,一生有所秉持与坚守,天生具有三分英气与傲骨。虽然他的理论有巨大瑕疵,其认知依然闪烁着灿烂的光芒,依然给人以启迪与思考,偶尔点亮心灯,在昏暗中带来一丝温暖。在他1950年死后几年,阿拉斯加以他名字命名的火山在Sophie生日前一天爆发了,他那忠贞有时又直言不讳的妻子说:“我知道他去了另一个世界,直到今天,我才知道是哪一个世界!”当Sophie得知自己患了肠癌只有几周生命时,她仰天长笑,“真是一个好消息,我还怕是几个月!”夫是牛人,妇亦不凡。

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1953年爆发的Mount Spurr火山(来自网络)

主要参考文献

1.Stephen J.Spurr, 2010. In search of the Kuskokwim and other great endeavors:the life and times of J. Edward Spurr. Epicenter press

2.R.W.博伊尔著,陈晓秦等译,1991. 黄金开发史河金矿床成因. 原子能出版社

3.Josiah Edward Spurr-Alaska Mining Hall of Frame.

https://alaskamininghalloffame.org/inductees/spurr.php

4.Josiah Edward Spurr,1923. The Ore Magmas: A Series of Essays on Ore Deposition.McGraw-Hill Book Company,Inc 



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