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。