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他从战场归来Burnham-世界著名经济地质学家(四十六) 精选

已有 14326 次阅读 2018-8-24 09:25 |系统分类:人物纪事

我2000年沈阳东北大学本科毕业后,怀揣当兵梦想去了黄金部队,先后辗转云南昆明十支队、新疆乌鲁木齐八支队与河北廊坊二总队,在此期间,有幸于2004-2010年间,重回东北大学继续读书,先后取得硕士与博士文凭。2017年,自主择业到地方,算是彻底告别了部队,目前在深圳工作,但在部队的种种经历与熟识的朋友常时刻涌上心头。按照国家军队改革方案,本月底黄金部队就要彻底移交自然资源部,我的战友们也即将脱下那身橄榄绿,回归人民的怀抱。由衷感谢黄金部队对我的培养,也由衷祝愿我的战友前途光明。穿上军装的那一刻你心平如水,脱下军装的那一刻你一定两眼泪花!

谨以此文献给黄金部队与我的战友们!!!

地质最初是优雅人士的一种业余爱好而非普通人员的一种谋生手段,当她成为一种谋生手段时就意味着地质跌下神坛落入凡间,从此成为大众的乐园。纵然地质经过几百年的发展,取得了许多突破性的成就,但由于她再也难以回到从前与现今的支离破碎,依然有许多遗留问题待以解决。以地质现象为基础,天马行空,若天边焰火一般的思想探求地球乃至宇宙未知的东西正是地质的最大迷人之处,所以才会牵动成千上万的地质人不畏艰险与困阻,怀揣激情与梦想,无怨无悔抛洒生命与热血。我脚步踉跄行走在崎岖不平的山路,忍受脚扭伤,手刮擦带来的伤痛,脑海在泛起露天游泳池与大杯扎啤的同时,也不断浮现地质英雄的面孔与力量,支撑我不断前行,直到看到山下路旁微弱的灯光。地质是需要传统的,C. Wayne Burnham的大哥建立了矿物公司,另一个哥哥成为水文地质学家,自己则在地球化学领域开疆拓土,成就宏图霸业。

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Burnham(右)1998年接受Roebling Medal(来自文献3

Burnham1922年出生于南加州一户农民家庭,五兄弟中排行最小。1940年高中毕业后,他离开家乡去附近小镇当了一名机械工学徒,1942年,借着二战的硝烟进入美国海军飞行学校学习战斗机驾驶技术。19436月基督圣体节(Corpus Christi)那天,他在得克萨斯州收到了飞行徽章,同一天,也是他与Estelle M.Covington大喜的日子。婚后不久,他被派往太平洋战区,在USS Bismarck Sea护卫舰上服役,驾驶F4F野猫战斗机。1945221日,硫磺岛战役中,该护卫舰遭到日本神风特攻队袭击,388人阵亡,舰艇也随之沉入海底,Burnham落入海水,后被救起,送往圣地亚哥海军医院治疗,因战场上的优异表现,Burnham获得紫心勋章一枚(授予作战中负伤的军人)。

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USS Bismarck Sea在太平洋上航行(来自维基百科)

伤势恢复后,他的大哥让他帮忙照顾刚刚成立不久的从事矿物与岩石生意的Burminco公司,他欣然应允,如今该公司闻名遐迩,主要为学校、博物馆提供矿物与岩石标本,由他的侄子管理。Burnham深深被矿物与岩石与生俱来的美丽折服,有了一探根源之心,为此他先去了普诺马学院(Ponoma College),1951以优异成绩毕业;后又去了加州理工学院(Cal Tech),1955年获得博士文凭。1955年夏天,他还和Hugh Taylor去阿拉斯加参加了一个铁矿调查项目。

学位在手,他去宾州州立大学当了一名老师,在那里建立了著名的高温高压实验室,测定流体与熔融体在高温高压状态下的热力学性质,只所以会有这样的想法完全得益于“伟晶岩先生”R.H.Jahns的启发,后者坚信在伟晶岩形成过程中水溶液扮演了重要角色,而要对之深入探讨,就需要进行高温高压实验。随后的三十余年,他一直在这条道路上默默耕耘。

1967年前,文献中鲜有记载火成岩中挥发分,甚至液相也少提及,1967年第一版《热液矿床地球化学》中,Burnham描述了岩浆与液相的物理化学性质及元素在两者之间的分配,第一次提到地壳中水饱和岩浆不会再从源区上升,解释了水不饱和岩浆的成因与上升机制。1974年,Burnham对钠长石-水系统进行了热力学计算与分析,这也是开创性的工作,到1980s早期,思考水与其他挥发分在岩浆形成演化过程中的作用,甚至计算岩浆岩热力学性质中挥发分的效能已成为一种常态。

受二战对战略资源的需求影响,许多战时国家开始研究产出LiBe等稀有资源的伟晶岩,对其成因更是莫衷一是。美国地质调查的Eugene N. Cameron团队在深入研究后提出岩浆结晶分异成因,团队中的R.H.Jahns却有自己的独到看法,他认为水溶液及其他挥发分在伟晶岩形成过程中起了决定性作用,通过与Burnham合作,两者提出了著名的Jahns-Burnham模式(1969),该模式长期成为一种经典,近些年才受到强有力的挑战。受研究伟晶岩的启发,Burnham开始着手研究硅酸盐熔融体中水的溶解性,他并不满足仅仅测量一些实验数据,他想通过这些数据发展一种模式,进而计算不同成分熔融体中水的溶解性,但是这种模式由于缺乏热力学资料而理论基础尚不足。为了获得宝贵的实验数据,他决定先测量纯水的P-V-T,为此花费了足足六年的时间,大部分时间他都守在实验室里,有时甚至讲课的时间到了,他才急急忙忙直奔教室!六年的时间等来的结果是,他测定了纯水在1000℃,10000巴条件下的热力学性质,此结果广泛应用于热液地球化学与变质岩和火成岩中。纯水的热力学问题解决后,他又开始测量含水钠长石液体的P-V-T,此后又花了三年描述了钠长石-水系统中热力学相平衡问题。1979年第二版《热液矿床地球化学》中收录了他的“Magmas and Hydrothermal Fluids”,此文被认为20世纪最佳论文之一,还引起了诺贝尔委员会的注意,表彰了他在硅酸盐熔融体研究方面的贡献,1998年他获得了美国矿物协会最高奖-Roebling Medal

成功者的特别之处就是做别人不愿意做的事情,别人不敢做的事情,做不到的事情,Burnham无疑在那个年代做了最大胆的尝试,而且取得了非凡的成就,用热力学模型模拟了真实的岩浆世界。但是这种模型的广泛应用却由后来者Hanna Nekvasil完成,因为他深刻熟知计算机编程,又充分了解Burnham的模型。Burnham多通过寻找问题的解决办法来指导学生,对新结果总是充满热情,有时薄片还没有冷却,他就迫不及待把它放在偏光显微镜载玻台上。他的解决问题的方法总是单刀直入,直接面对,很少拐弯抹角,迂回曲折。除此之外,他还尽量让他的研究团队远离学校的繁文缛节,由于他性格执拗,受不得别人开玩笑,因此研究团队外的人都认为他是个难以相处的人,其实他常借钱给入不敷出的学生,周末的宴会上酒水钱也都是他来付。

1982年,Burnham的夫人Estelle M.Covington不幸因病去世,1986年,他也从工作岗位上退休,受他以前带过的学生John R.HollowayStanley N. Williams的邀请,他去亚利桑那州立大学当了一名兼职教授,依然从事他为之奋斗了大半生的热力学工作。2015年他平和地离开了人世,离开了他心爱的热力学、离开了他喜爱的高尔夫球与壁球……。为表彰他在岩浆岩系统中挥发分角色的开创性成就,美国矿物协会将他曾研究区域的一种矿物-Pb9Ca6(Si2O7)4(SiO4)O以他的名字命名:Wayneburnhamite。

H.L.Barnes,H. Ohmoto等都是Burnham的同事,他们一起披荆斩棘,开辟了热液地球化学的春天。

参考文献

1.Donald R.Prothero, The story of the Earth in 25 rocks:tales of important geological puzzles and the people wo solved them. Columbia University Press,2018

2.David “Duff”Gold,Department Passings:C. Wayne Burnham,in geosciences newsletter2016-17, Department of Geosciences in the College of Earth and Mineral Sciences at Penn State,10

3. C. Wayne Burnham,Acceptance of the Roebling Medal of the Mineralogical Society of America for 1998, American Mineralogist, Volume 84, pages 1200–1201, 1999

4. John R.Holloway,Presentation of the Roebling Medal of the Mineralogical Society of America for 1998 to C. Wayne Burnham, American Mineralogist, Volume 84, pages 1199, 1999

5. David London, George B MorganⅥ,The Pegmatite Puzzle, Elements,2012. Vol. 8, pp. 263–268





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