羞耻地呼吸的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/tidesung617 男儿宁当格斗死 何能怫郁筑长城

博文

在实验室分析矿物溶解性的Barnes-世界著名经济地质学家(十一) 精选

已有 6148 次阅读 2012-3-25 11:14 |系统分类:科普集锦| 实验室, style, class, 热力学, 溶解性

在矿床学领域个人感觉最难理解的有两个方面:热力学和矿相学。我老师在津津乐道给我讲解这个活度、那个逸度,固相线和液相线发生了变化,P-T-X的改变导致了原来的矿物不稳定而形成了新的矿物时,我虽然一个劲的点头称是,实则在冒虚汗,因为压根就不清楚这些内容的内涵和内在关系,即使现在虽然也看过不少的相图,记过不少的公式,然而还是云里雾里,一头雾水。这些研究多是建立在严谨的物理、化学基础理论和实验室研究基础之上的,对于我等虽然读过几本矿床学书籍和几百篇文章的小生来说,实在有些理解上的困难。跟那位22岁的教授比,我们都应该填充到马里亚纳海沟,随海洋板块俯冲发生部分熔融,为侵入-喷发的岩浆贡献物质成分去了。

然而对于矿床学来说,它又是可以在现实中部分重复的内容之一,虽然这种重复并非全部真实地反映了原生矿床形成的一切外在、内在条件,但至少是部分地“Yesterday Once More”。然而放眼全球矿床学界,能够从事此类研究的实验室多是在美国,而美国之外我印象最为深刻的当属苏黎世联邦理工大学(这个学校可不简单,爱因斯坦曾经在此学习、教书,许靖华曾先后在该校地球科学院担任院长和地质研究所所长),由C.A.Henrich和他的团队从事这一工作。

今天我们要介绍的是业界成绩突出、业绩斐然的Hubert L.Barnes先生,如果你是一个真正的热爱矿床的人,而不仅仅是为了获得硕士、博士文凭而茫然走到这一领域来的人,即使你是后者,饥不择食,忙于毕业之时,也可能把触角伸到这一领域,都应该知道Hu.Barnes先生,你可能知道这个名字并不是源于Barnes的文章,而是那196719791997三版的《Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits》,至少我就是这样知道有Barnes这个人的。我有幸在孔夫子旧书店淘来了一本1979版的,1997版的只有电子版了。这几本书是研究热液矿床的学者、研究生和热液地球化学的专家的主要参考文献。因为资质愚笨、智商一般,我在学校时用1/3的理想读了1/2的内容后选择了放弃。

Barnes1950年拿到了MIT(麻省理工学院)地质学的B.S.(Bacholer,学士、单身汉,???),毕业时因为经济不景气,他委身于一家秘鲁小矿业公司,在新墨西哥州的汉诺威(在此之前我只记得德国的汉诺威,并且还是通过那个叫汉诺威96的足球俱乐部)从事采矿工作。在这工作的两年里,他受益匪浅:一、研究了某个夕卡岩矿床的三维形态、地质特征,二、和公司超级顾问,美国议员Jack Schmitt的老爸Harrison Schmitt学习野外工作方法,思考具有神秘色彩的矿床成因。受此激励,他回到校园,并于1958年在哥伦比亚大学获得了经济地质Ph.D.Pigs Have Dream)。然后在卡内基研究所地球物理实验室度过了四年的博士后生涯,主要从事一些刚刚兴起的在实验室研究硫化物溶解性的工作。在1960年他接受了在宾州州立大学任地球化学系助理教授的职务,1963年迅速升为副教授,1966年则成了名副其实的正教授,1990年更是成为了享誉世界的杰出地球化学教授,执掌矿床研究室30年。

Barnes的贡献在于把传统的、面向野外的、描述性为主的经济地质学转为了现代的、定量科学。是包括Bob GarrelsKonrad Krauskopf伟大经济地质学家在内的七个转变关键人物之一(其余四个我也不知道,在Ohmoto介绍到这里时,故意卖了一个关卡,让别人去猜)。Barnes是第一个将ƒO2-PH图引入热液系统进行矿石矿物和含水矿物评价的学者。

在上世纪60年代,当时矿床学界争论的一个焦点问题是重金属和贵金属在溶液中是以[Cl-]络合物还是以[HS-]络合物的形式进行迁移。当时多数地球化学家都认同[Cl-]络合物迁移的形式,而Barnes是唯一坚定地认为[HS-]络合物比[Cl-]络合物迁移更为重要的学者,他知道要想让那些怀疑者信服,唯一的方式就是产生高质量的实验结果资料。为此,他亲手设计研发了许多新颖的仪器设备,如以他名字命名的barnes型岩石蒸压器和一些热液对流系统等,他对接线接管等杂活也很在行,电路、管道多自己设计,严格遵守化学规律,小心实验、详细分析实验结果,因此其发表文献很难有人提出疑问,成为严谨、清晰的标杆。另外他的夫人Mary Barnes一位很有能力的物理化学家,也100%支持了他的工作,给了他很大的鼓舞,所以“每一个伟大男人的背后都有一个伟大的女人”这句话适用于政治、经济、地质等各方面。最终Barnes的理论得到了世人的认可,今天我们在翻阅有关Au运移的资料时,都会读到这样的话“Au+[Cl-][HS-]配位基形成的络合物被认为是Au最重要的迁移形式,……只是[Cl-]络合物多形成于酸性的、氧化的溶液中;[HS-]络合物多形成于碱性的、还原的溶液中。”在浅成低温热液金矿中,无论是高硫型的还是低硫型的,都认为Au主要是以[HS-]络合物的形式迁移的。新鲜事物的提出最先总是遭遇持不同意见者的反对,而坚定地坚持,不懈地努力追求,随时间的流逝,真理最终会成为高楼大厦,细翻中外历史,莫不如此。百家争鸣,百花齐放,而非一家坐大,打压异己,岂非科学发展亘古不变之真理?争论产生创意,我看《矿床地质》上张旗、华仁民、王登红的关于花岗岩与成矿作用的“论战”就很好,而最近20年中国很少在期刊上出现“商榷”的文章了。

Barnes在宾州州立大学38年的研究育人期间,培养了10名硕士和31名博士,他们多以小有成就,在行业颇有威名,如John Haas, Sam Romberger, Steve Scott, George Helz, David Crerar, Rob Potter, Tom Giordano, Don Rimstidt, Jim Murowchick, Bill Bourcier, Andy Gize, Mike McKibben, Bill Casey,Chris Gammon, and Martin Schoonen。其中Steve Scott, Dave Crerar Mike McKibben获得了SEG林格伦奖(Lindgren Award),我至少知道一些Mike McKibben,他对Salton Sea热液系统成矿作用颇有研究,我在博士论文中就曾引用过他的文献。Steve Scott还获得了SEG象征中年最高荣誉的银奖(Silve Medal),Rob Potter还接受了地球化学学会的克拉克奖(Clark Medal)。和他的这些学生合作,Barnes一共在杂志上发表过130篇文献,长达2700页,多数都是研究矿石、脉石矿物和硫化物在热液系统中的溶解性和相关系的,其他一些研究包括有机物在矿床形成中的作用、黄铁矿的形成和矿石周围的氧化动力学、示踪元素晕。他把这些实验资料用于实践理解热液矿床的成矿作用,特别是MVT和浅成低温热液矿床方面。通过这些研究,Barnes确信了[HS-]在热液系统中运移AuAgHgPbZn等金属元素的巨大能力,以无可雄辩的事实征服了那些对此持不同意见者,得到许多经济地质学家的认可。理解了金属的运移方式,就可以理解矿石沉淀的内在机制,从而对新矿床的勘探就会有更加有效的指导,这不恰恰回到经济地质学家最主要的目的,最大的乐趣吗?

确定矿床的空间位置有三个最基本的原则:构造、流体动力学和地球化学,Barnes选择了实验地球化学作为自己的研究方向,成果有目共睹,但他在领取彭罗斯奖(Penrose Gold Medal)的现场演讲中,还是很谦虚地说;“在我的一生中,和同事们一起的研究至少在热液矿床运移地球化学方面取得了一点儿浅显的认识。”虚怀若谷到这个份儿,实在让一些信誓旦旦、大言不惭地宣说我的研究完全正确,在国际上处于领先地位的所谓矿床学家汗颜。研究到这个份儿,Barnes还是认为有许多问题目前令人困惑,进展不大,如硫盐(sulfosalt),这一含有多种元素的、呈自形晶的矿物,是如何在溶液中形成的,与已有的动力学规律不相一致。再如虽然了解了一些引起矿物沉淀的反应路径,但是对其反应速率却知之甚少。令Barnes感到悲凄地是,在当今研究矿物的方法手段如此发达之际,却很少有国外的研究机构从事这一方面的研究,即使在美国,也是过去完成时了。

Barnes自开始研究矿物的溶解性以来,就一直在这一领域摸爬滚打、勤恳不辍,终有成就。再看我之泱泱大国,博士、硕士满天飞,不排除好大一部分人是为了文凭而来,是为了毕业找一份体面的工作,但也有好多对专业痴迷忘返、废寝忘食的学生,他们深深地热爱着科研,但无奈迫于生计、迫于压力,转行从事其他工作,他们可能工作后成了专家、成了教授、成了经理、成了总裁,然而都多已远离了曾经无限热爱的研究,想来就唏嘘不已!以人为本,就要人尽其才、人尽其用,国外的至少这么多的经济地质学家都是如此。说多了,本来昨日就要完成,写到一半陪一同学去吃饭,就耽搁了,还望见谅!

主要参考了《Economic GeologyV.972002pp.683-688的有关内容,谢谢朱兄提供的宝贵资料。



http://wap.sciencenet.cn/blog-115490-551501.html

上一篇:金矿领域德高望重的人Groves-世界著名经济地质学家(十)
下一篇:流体包裹体研究之父E.Roedder—世界著名经济地质学家(十二)

9 李扬 朱志敏 何学锋 边一 刘波 冷成彪 胡永斌 Majorite gw0205

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (16 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-12-2 01:31

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部