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如果石头会说话之“我”的遭遇 精选

已有 3831 次阅读 2022-4-12 09:48 |系统分类:科普集锦

专家走进孙老师的课堂

2022-04-11

蒋蕾茵整理

视频信息:https://www.bilibili.com/video/BV1W94y1d7UL?share_source=copy_web

专家信息:

黄方 教授

中国科学技术大学

研究方向:

1.基于MC-ICP-MS的高精度的非传统稳定同位素分析方法

2.研究金属稳定同位素在高温和低温下的分馏和应用

 

学术成就:

1.建立高精度非传统稳定同位素分析方法

2.岛弧岩浆岩的铀系不平衡研究

3.微量元素在矿物-熔体间分配系数的实验测定

 

 

孙老师:现在上课。大家好,我是你们的孙老师。在我们的成长过程中,从你呱呱坠地的那一天起,到你会说话、会走路,到你高考成功,到我们见面,你还会记得在这个过程中,我们经历过哪些开心的、不开心的遭遇吗?我相信,你们这一代人,会把这一些开心的、不开心的事情发到朋友圈,发到微博,或者是以其他的形式去讲。因为我们会说话,我们会书写。但是作为地球科学历史的见证人——石头,它不会说话,那么它有可能遭遇些什么呢?它从岩浆开始,一直到它形成的过程,一直到被你遇见它。而为了让它开口说话,我们地质学家想尽了一切办法。今天我就邀请了以为中国科学技术大学的黄方教授,从他的角度去让石头开口说话,为我们讲讲一块石头的遭遇。我们请黄老师。

黄老师您好。

黄老师:你好。

孙老师:黄老师,请问一块石头从孕育到形成,一直到被我们采到,它有可能经历过什么呢?

黄老师:我们在地表上主要是三种石头,火成岩、变质岩、沉积岩,它们三类岩石呢,经历的历史是不一样的。如果是火成岩,顾名思义,它跟岩浆有关系,它经历了熔融、冷却,然后可能会有一些风化,之后被我们遇到。如果是变质岩,它指的是在温度和压力足够高,但是没有发生熔融,发生了矿物的重结晶、发生了变质作用,这种岩石它要经过高温高压下的变质,然后经过某种方式抬升到地表来,属于变质岩,被我们遇到。沉积岩比如西北黄土高原,很多的黄土一层一层的,它们中间的物质被碳酸盐物质凝结成一个整块的硬的石头,那就变成了沉积岩。所以这三类岩石经过不同的历史,最后我们有幸遇到了它们,来了解一点点地球的历史。

孙老师:嗯,好的,其实它们也有幸遇到了您,因为您可以让它们开口说话。那其实黄老师是我和很多女生心中的男神,那今天我们有这个机会可以向黄老师直接对话,那哪位同学有问题向黄老师请教呢?

同学:黄老师您好,我想要问一下,我们是怎样使用同位素来研究岩石的遭遇的呢?

黄老师:大家如果学过一点化学就知道,同位素是质子数相同、中子数不相同的这些原子。我们为什么要做同位素是因为其他的传统的地球化学、地球物理方法等等,已经解决不了某些重要问题了,只能拿同位素来试试有没有独特的疗效。你比如说,我们想看看石头中间的矿物是否处于平衡态,那大家为什么要关注这个问题呢?因为涉及到石头的历史,在高温高压下存在过多少时间,实际上是平衡不平衡的问题,显微镜就可以搞定了,这个时候就不需要同位素了。只有某些特殊的情况下,只有同位素能够看得到。比如说我们对于关键金属元素很感兴趣,大家看看很多的矿产是被美国人卡脖子的,我们的锂、铷都是非常关键的光电材料,它的运移很多时候是跟流体有关系。我打个比方,很多时候我们只看到这个元素的含量高低,这个人胖了、瘦了,但是他到底是在减肥还是增肥你是不知道的,你只看到那个一瞬间他长得很胖、长得很瘦,但同位素在增加还是减少,它是从哪个地方来的?所以我们做同位素是解决传统方法解决不了的问题,再多一层指纹信息。这个事情不好做,但是非常有意思,我只是泛泛地回答了这个问题,不知道回答得对不对。

孙老师:肯定是对的。还有没有同学想向黄老师请教?

同学:黄老师好,我想问一下,您研究的是非传统同位素,那它跟传统同位素相比有什么优势和劣势?它本身又有什么局限性?

黄老师:这个问题问得非常好,我也是时时刻刻在问自己这个问题。就是传统和非传统不存在谁好谁差的问题,只是说传统的同位素做了六七十年,碳氢氮氧硫能解决的问题,过去那么多聪明的、勤奋的科学家都解决了,但是非传统是最近二十年才起来的,所以是一个新兴的东西。我们根据科学问题出发,根据问题的需要,我们找到合适的工具,如果是碳氢氮氧硫同位素就能解决的,那就犯不着测镁铁铜锌钡。如果是要寻求一个新的观察,我举一个例子,比方说我们看铜矿的形成,过去大家找和铜相关的同位素,比如说氧同位素、硫同位素,那毕竟这是间接地指示同位素的运移和来源。那现在呢,由于技术的提高,我们可以测铜同位素,测这个成矿元素本身的变化,这个就极大地丰富了我们对金属元素的研究。但是不能说哪个好、哪个差,有时候氧同位素能解决的问题,金属同位素或者是非传统同位素就是解决不了,我们要根据科学问题,理解之后把这些新的方法、传统的方法,我们拿来主义为我所用,这就是我们寻求的一个健康的发展。我是这么理解的,谢谢你的问题。

同学:谢谢老师。

孙老师:还有同学有问题吗?

同学:老师您好,我想问一下研究石头的遭遇的意义。

黄老师:一般来说,做地球科学,我们把石头作为一个载体,因为它记录了地球的故事。一般做科学研究,不外乎几种意义:满足人类的好奇心,人类总是会很好奇的;还有就是满足人类的需求,比如我们想找矿,那我们要去找矿石的成因,我们想看看地球气候的变化,那么风化对大气成分的影响,这些都是通过对石头的研究来实现的。所以石头就像一部书一样,我们用不同的地球物理、地球化学手段去解读它,也就是解读地球的历史。从这上面来讲,石头中间有很多故事,需要有很多聪明的、有兴趣的、有热情的学生一代一代地开拓探索,也希望你们能加入进来。

同学:谢谢老师。

孙老师:好的,谢谢黄老师。

黄老师:好,你们这个课很有意思,各位同学有空可以到科大走走。




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