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赢得生前身后名Emmons-世界著名经济地质学家(五十二) 精选

已有 3801 次阅读 2021-3-11 09:27 |系统分类:科普集锦

19世纪中叶发生在美国加利福尼亚的淘金运动(1849)以及内华达的淘银运动(1859)带动了美国西部矿产资源的开发,进而推动了该地区文明进步与工业繁荣。美国地质调查局成立(1879)前后,政府开始有组织地派遣地质调查队对西部区域地质、矿产地质、生物资源等进行系统全面调查,出版了大量真实可靠、详尽有见地的考察报告。矿床学的进步主要体现在两个方面:第一,以政府名义组织人员开展科学考察,对矿区进行详尽调查,这对以往单枪匹马的个人观察家而言是难以想象的;第二,显微岩石学的发展,可以详尽观察岩矿石内部结构构造,提供精确成因信息,这在以前只能凭空想象。借助于这两大法宝,长期居于旁观者角色的美国开始显山露水,悄无声息超越欧洲来到了矿床学前沿,不但表现在矿石生产方面,而且表现在理解成矿作用方面。Samuel Franklin Emmons是这一时期的典型代表人物,他对成矿流体的演化以及次生富集作用的认识,时至今日依然影响着我们对成矿作用的理解,他对20世纪以前金属矿床成因的脉络梳理今天读来依然极富见地,发人深省。如果说19世纪中叶金银的发现将人类吸引到了西部,他们这一代人则直接推动了西部经济文化发展,在我们深刻记住牛仔、镖客、游侠的同时,也不能忘却这些具有开拓精神的地质人所作出的卓越贡献。

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Samuel Franklin Emmons(1841-1911,来自网络)

Emmons 1841年3月29日出生于马萨诸塞州波士顿市,名字来自他的曾祖父,这位曾祖父是Benjamin Franklin的表兄弟与朋友。他的父亲是当地一位颇受尊敬的商人,多年来一直从事东印度与中国的贸易。Emmons 12岁时进入当时刚刚成立的Dixwell拉丁文私立中学,校长Dixwell先生是一位兴趣广泛,举止文雅,享有盛誉的绅士,特别在年轻人培养方面具有独到眼光。除了设立大学考试规定课程外,学校还特别注重英文写作,由于Emmons学习成绩优异,他被允许提前一年进入哈佛大学,这样最后一年他得以有机会学习一门对他很有吸引力的课程—自然地理学。课程的精华之处,不借助于任何仪器或笔记,全凭记忆勾勒地图,这无形之间增强了他的观察与绘图能力,后来在美国西部无图情况下进行地质调查时,这项技能让他受益匪浅。回看这段少年岁月,Emmons不无感激地说:“在我看来,Dixwell先生是我人生遇到最好的老师,他有能力激励孩子们为了学习而热爱学习。”

1857-1861年大学期间正是美国内战前夕,北方资产阶级和南方奴隶主就容许或废除奴隶制度展开了激烈斗争,这让大学前一直对国家事务缺乏兴趣的Emmons此时也坚决站在了反对奴隶制一边。学习之余,他非常喜欢参加体育活动,特别热衷划船比赛。1860年秋天,英国威尔士亲王EdwardⅦ访问哈佛大学时,顺道参观了Emmons所在宿舍,为了纪念这次来访,室友们在墙上挂了一幅王子的画像,毕业时把它传给了新住户。1861年4月12日,南北战争爆发,Emmons的许多同学都加入了战斗,有些更是牺牲了性命。出于纯粹的爱国动机,Emmons迫切渴望加入其中,但父母阻止了他参军的念头,希望他以学业为重,有完美的职业生涯。Emmons答应了他们的要求,但有一个条件,希望有机会去欧洲学习三年。

由于母亲身体状况不佳,家庭医生建议她到欧洲旅行一个夏天以帮助恢复,Emmons成了最合适的陪伴人。大学一毕业他就和母亲登上了去往欧洲的客轮,先是去了瑞士爬上了阿尔卑斯山,在英国与母亲告别并逗留了一段时间后,他又去了法国,决定在那里继续深造,但没有明确目标。正在徘徊之际,认识了巴黎矿业学院的一个学生并发展为至交,这成为他人生的转折点,在朋友建议下,他决定报考这所学校。为此在私人教师指导下,他刻苦学习了9个月,特别是比较薄弱的法语,最后在美国驻法大使的协助下,他得偿所愿,以走读生的身份于1862年秋天进入巴黎矿业学院。学校学习氛围浓厚,是欧洲屈指可数的矿业类大学,法国德高望重的地质学大师Elie de Beaumont与Daubree都在这里任教,他们激发了Emmons对矿业的热情。最后一年Emmons决定去德国弗莱堡矿业学院学习,主要出于两方面的考虑:一是弗莱堡矿业学院教授更贴合实际的采矿知识,而且距离矿山很近,便于参观;二是德国地质学派久负盛名,希望有所斩获。在弗莱堡矿业学院,两个人对他影响深远,一位是同学Arnold Hague,一位是老师Bernhard von Cotta,前者成为他未来工作引荐人及多年同事,后者传授了他许多矿床学知识及制图技巧。

在欧洲漂泊了5年后,Emmons于1866年回到家乡波士顿,在Arnold Hague的引荐下,加入了Clarence King领导的Fortieth Parallel地质调查队,这是美国政府授权组织的调查美国西部的首批“四大”调查队之一,目的是摸清太平洋铁路两侧140英里,从东部大平原至西部内华达山地区的基础地质及各种自然资源,时间是1867-1872年。那里人烟稀少,环境恶劣,稀稀疏疏居住着多怀有敌意的印第安人及早间来此穷苦的淘矿客,为了确保生命财产安全,一支25人组成的骑兵卫队时刻陪伴左右。在一片没有前人工作基础,充满各种潜在危机的处女地开展地质工作难度可想而知,他们经常会遇到各种困难险阻,也会因意见不统一而争的面红耳赤,Emmons喜欢这项充满挑战性与创新性的任务,兢兢业业,任劳任怨观察记录各种地质现象。在此期间发生于1872年的“钻石大骗局”(The Great Diamond Hoax)体现了Emmons的精湛知识与技能。

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Fortieth Parallel地质调查队在野外(来自网络)

南非发现钻石的消息轰动了世界,两个来自肯塔基的骗子将在亚利桑那州、英国伦敦等地廉价购买的劣质原生钻石、红宝石“撒”在了西部某神秘地点,然后哄骗加州的大亨们他们发现了原生钻石矿,并带他们去实地考察,为了保密要求最后一段路程蒙上眼睛。大亨们考察后信以为真,组建的公司股票飞涨。发现地就位于勘探队调查区域,如果不搞清楚它的位置与价值,King感觉脸面扫地,无地自容。Emmons负责实地调查,他曾无意中在火车上听到骗子们谈论发现地的自然条件,他根据这些只言片语,结合前期工作正确推断出发现地的位置,实地调查中,他注意到每一颗发现的钻石旁边都有同等数量的红宝石,还有不久前人为扰动的痕迹,很显然这是一场精心谋划的大骗局,从而最终保住了许多投资人的钱袋。

紧张的野外工作结束后,又开始了忙碌的室内资料整理、报告编写与图件绘制,这次勘探成果显著,先后出版了7卷,Emmons主要参与了第二卷“Mining Industry ”与第三卷“Descriptive Geology”的编纂工作,今日我们翻阅这些出版于150年前的作品,依然能够感觉到他们热情高涨、不辞辛劳、甘于奉献的高尚情操与一丝不苟、描述细腻、绘图精致的扎实功底。这项工作结束后,Emmons辞职在怀俄明安家,一时之间当起了牛倌。

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怀俄明州自然之柱(来自文献5)

1879年美国国会批准同意成立美国地质调查局,并任命Clarence King为第一任调查局长,他马上想到了老朋友Emmons,让他负责落基山部门,研究该区域的矿产资源,首要任务是着手准备科罗拉多Leadville采矿区专辑。Emmons有一个鲜明特点,就是在研究任何矿体之前,都要先熟悉这些地区的基础地质,他认为不熟悉相邻区域的地层、构造,就难以准确掌握这些矿体的赋存状况。专辑最终于1886年出版,立即吸引了地质学家、采矿人员,甚至其他领域科学家的目光,成为欧美科学界科学工作的最高标准,也为Emmons赢得了巨大国际声誉,成功很大程度上得益于巧妙有序的资料整理以及清晰明了的英文表达。20年后,在John Duer Irving的帮助下,Emmons决定对Leadville重新展开调查,以更新旧有资料与观点认识,就在专辑出版前,他突然离开了人世,幸亏Irving这位经济地质第一任主编秉承Emmons遗愿,不遗余力,费尽心血,才使得大作最终完成并广受赞誉。在后期为美国地质调查局服务的岁月里,Emmons独自或与他人出版了大量作品,这些作品中有许多极具价值,展现了他以清晰简单的风格呈现地质细节的能力,许多认识在实际采矿工作中都证明确凿无误。

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Leadville采矿区剖面图(来自文献6)

Emmons认为成矿物质主要来自火成岩,沉淀于周围沉积岩中,这导致了世界范围内许多矿床归类于接触变质型。早期他坚定地认为成矿流体来自于天水,在深部被岩浆加热后上升到了浅部,这引起了长期讨论,后期开始改变观点,认为部分热液来自于岩浆水。他的另一个主要成就在于对次生富集理论的认识,他用这种理论详细解释了许多品位特别高的富集于地下水位附近的硫化物矿体,1917年出版的长篇巨著《the enrichment of ore deposits》全面详尽概述了他对这一理论的主要认识。他的这些富有洞见的观点深深影响了当时许多地质学家,大大推进了金属矿床成因理论的发展,有些观点至今依然闪烁着耀眼光芒。

Emmons身材高大挺拔,肌肉充满力量,举止优雅不动声色,态度谦和彬彬有礼,有时又会显得特别羞涩,说话直率,这很可能会引起对他不熟悉人的误解,那些年轻时被他善意批评的地质学家随着岁月增长愈发感激他的教导。Emmons作品最主要的特点是方法诚实、视野开阔,依据充分、表达清晰,是对“合理的科学可以在拙劣的作品中恰当表达”的有力反驳。在他漫长的一生中,他看到了他所熟悉和热爱的遥远的西部取得了惊人的进步,特别在采矿业方面,他很满意地知道,他的工作实质性地推动了这一进程。他的名字不仅在科学界高高在上,而且在落基山脉采矿的矿工们都清楚,他比任何人都能更灵活地运用地质知识,使他们相信地质知识的价值。日益严重的身体疾病既没有挫伤他的乐观精神,也没有降低他对科学或生活琐事的兴趣,每一个爱他的人都希望,在他度过了有益且荣耀的一生后,当最终的命运降临时,死亡会温柔地召唤他。

Emmons 1911年3月28日在宁静安详的睡眠中悄然离开了人世。一生结婚三次无子。一个习惯了爬山的人不喜欢总是走在平坦的路面上,即使身心老去,在他内心深处永远有一个声音:“即使我已失去了孩童般的稚气,野外工作的热情仍然一如从前!”

参考文献

1.Arnold Hague.1912.Biographical memoir of Samuel Franklin Emmons 1841-1911.National Academy of Sciences.309-334

2.F.L.Ransome.1911.Samuel Franklin Emmons.Science,33(851):601-604

3.S.F.Emmons.1904.Theories of ore deposition historically considered(Read before the Society December 30, 1903). Bulletin of the Geological Society of America,Vol.15:1-28

4.Samuel Franklin Emmons(2020/4/27).

https://prabook.com/web/samuel.emmons/3754831

5.Clarence King.1878. Systematic Geology Volume1. Report of the Geological Exploration of the Fortieth Parallel.1-803

6.Samuel Franklin Emmons and John Duer Irving.1907. the Downtown District of Leadville, Colorado.1-81




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