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白水飞虹带雨来Simmons—世界著名经济地质学家(三十六) 精选

已有 4875 次阅读 2016-5-21 06:42 |系统分类:科普集锦

人类自来到这个世界,就因为资源、土地、宗教等问题多次引发战争,战争摧毁了腐朽,重建新格局。地球自诞生之日也因内忧外患地质事件不断,旧的风貌掩去,新的景观林立。热泉,天然的热场,蒸雾缭绕,氤氲迷蒙,是大地母亲捧给人类的一颗颗滚烫的心,这欢乐奔腾,热汤纷飞的壮美景象,仿若人潮涌动的草莓摇滚音乐节,歌手在台上歇斯底里似的吼叫,少女在台下梨花带雨般的尖叫。热泉主要由接近于地表的岩浆在上方渗透性区对流循环地下水,并沿主要断裂汇聚并喷涌出地面,主要形成于俯冲区、大陆裂谷区和地幔柱之上等大地构造环境,太平洋沿岸的新西兰、印尼、美国、墨西哥和地中海北岸的意大利、土耳其以及大西洋洋中脊上的冰岛是地热发育的区域。由于地质学家很早就注意到热泉可以携带AuAg等贵金属元素,并把热泉与太平洋周围的浅成低温热液矿床相联系,由此导致对热泉在矿床学方面的研究,目的是更好地理解浅成低温热液矿床的形成机制,指导勘探。含有金属矿化的热泉无疑是研究这类矿床的天然试验场,新西兰北岛Taupo火山岩区就是调查这类矿床的最佳场所之一,许多经济地质学家趋之如骛,一探根源。Stuart F.Simmons在此研究近30年,终成可与Jeff Hedenquist相比肩的大家。

热泉(左美国黄石公园,右新西兰,来自网络)

Simmons1978年本科毕业于明尼苏达马卡莱斯特学院(Macalester College),1978-1986年,在明尼苏达大学(University of Minnesota)先后读完了硕士与博士学位,除了学习,他还迷上了美式橄榄球。1986年,博士毕业后去了新西兰奥克兰大学地热学院(Geothermal Institute in University of Aucland)做博士后,在这里遇到了Olwen,他未来的妻子,在这期间,他接到了来自澳大利亚CODES主任Large的邀请,Simmons也曾心动,但爱情的魔力战胜了理性,为了心爱的女人,他留在了奥克兰大学,而他的替代者就是当时名不见经传,后来大名鼎鼎的David Cooke

Stuart F.Simmons(来自网络)

Simmons最初是研究印尼卡拉曼丹岛(Kalimantan)上的浅成低温热液金矿,后来则全副身心专注于新西兰北岛Taupo火山岩区的AuAg矿化研究。他足迹几乎踏遍每一个热泉,沉静深思地热系统的运行机制,并识别出好几个含有金属矿化的热泉。在奥克兰大学有一流的流体地球化学家,也有一流的经济地质学家,如Kevin BrownRichard  Henley,Jeff Hedenquist等等。研究侧重于流体和岩石之间的化学反应(fluid/rock reaction,国人常翻译为水岩反应,个人觉得这个翻译不太成熟),这就需要弄清楚热液矿物与热泉流体的化学成分。Simmons进步很快,特别是流体地球化学知识,不久他就可以站上讲台了。

Simmons的研究成果主要体现在两个领域:地热系统目前正在发生什么以及浅成低温热液矿床曾经发生过什么,这两个题目既有区别又有联系,经过不懈努力,成绩显著,并把这些前沿知识源源不断灌输给他的学生,特别是告诉他们如何使用活度图、平衡与非平衡反应、在不适宜位置怎么使用化学温度计、正确热泉取样、如何识别不正确的分析资料等非常棘手又迫切需要掌握的技术理论。Simmons另一个主要贡献是他说服了当时许多怀疑论者,让他们懂得了地热系统作用过程以及对矿床勘探和矿山发展的影响,他经常受邀到学术机构和工业部门讲课,颇有威望。Simmons就像一个魔法师,对从正在喷涌的热泉到已经成型的浅成低温热液矿床各个方面的知识无所不包,且都有很深的见地,为了更好地服务社会各界,特别是为矿山企业提供技术指导与业务咨询,他建立了个人网站www.hotsolutions.co.nz

新西兰Taupo火山岩区(来自网络)

Simmons在Economic Geology,Nature, Science等期刊上至今共发表过70余篇文献,单只2016年,就有2篇重要文献问世。这些文章多数都是有关Taupo火山岩区Broadlands-Ohaaki热泉的。1994年他与Bruce W.Christian在American Journal of Science发表了《Origins of calcite in a boiling geothermal system》,第一次把坊间话题搬上了科学的殿堂,是一篇深思熟虑后的经典之作。翻开经济地质100周年你会发现浅成低温热液矿床的综述性文章《Geological characteristics of epithermal precious and base metal deposits》第一作者赫然就是Simmons,文中对浅成低温热液矿床的定义分类、一般地质特征、矿物组合、典型矿床进行了详尽描述,并指出卡林型金矿由于成矿温度、矿物组合相似,曾经也被归为这一类。2016年,发表在Geothermics上的《Gold and silver resources in Taupo volcanic geothermal system》提到Au、Ag在浅成低温热液矿床中沉淀一般有两种方式:一种是饱和状态下,热水沸腾,使得H2S减少,从而Au沉淀[Au(s)+H2S(aq)+HS-=Au(HS)-2(aq)+0.5H2]。另一种是非饱和状态酸性条件下,Au(HS)-、Ag(HS)-可以吸附到As2S3、Sb2S3等非晶质胶体上。并指出酸性非饱和条件下,Au通过吸附作用可以吸附到含砷黄铁矿上,这可能是卡林型金矿的成矿机制;类似的结论还有氧化碱性非饱和条件下,针铁矿[Fe0(OH)]对Cu有很强的吸附性,这有利于解释红层型铜矿的形成。2016年发表在Economic Geology上的文章则指出以Cl为主的沸腾热水严重亏损Ag,Au,Cd,Cu,Pb,Te等元素,因为这些元素对去气和冷却反应强烈;相比较,As,Mn,Mo,Ni,Sb,Tl,Zn等元素很少亏损,常在浅成低温热液矿床周边形成元素异常。如今有许多化探人员,他们虽然能像孙悟空在唐僧周围画个圈一样在图上画出大大小小的化探异常,但是他们很少能给出科学合理的解释,恰恰丢失了这些异常最重要的作用—指示作用。

世界浅成低温热液矿床主要分布区(来自网络)

对于浅成低温热液矿床的找矿勘探问题,Simmons也有自己独到的见面。由于浅成低温热液矿床规模、形态、品位变化不定,且通常矿体隐伏,因此寻找他们就像找女朋友,难以捉摸,面临挑战。在地质方法上要注重地质填图,关注热液蚀变、地质构造与矿石结构,特别是对热泉喷流口的识别,另外遥感、光谱对识别热液蚀变区也很有帮助。地球化学方法方面强调区域上要使用水系沉积物测量,粒度一般为-80目,发现异常后,再用土壤测量缩小范围,槽探确定异常形态及源区等。地球物理方法上,区域上重力测量,矿区上激发极化法、高电阻率法测量更为有效。

浅成低温热液矿床成矿机制(来自网络)

1987-2008Simmons一直在奥克兰大学地热学院从事教学和科研工作,并担任了地热学院的主任。2011年,他离开奥克兰大学去了科罗拉多矿业学院(Colorado School  of Mines),成为一名研究型教授。2013年,又运移到了犹他大学能源与地球科学学院(Energy & Geoscience InstituteUniversity of Utah)。Simmons博学多才,激情荡漾,像输油管道一样输送到年轻一代经济地质学家的身心里,令人欣慰地是,在世界各地,已经有拔尖者崭露头角。

Simmons获得了2014年度SEGSilver Medal,是对他多年勤奋工作、执着研究、教书育人的肯定,人生只要努力,在哪里都有一番天地,即使当年没有在CODES一展身手,但想今日,也无遗憾。在获奖感言中,Simmons主要对生命中一些儿重要的人表达了感激之情。Jeff HedenquistNoel White敞开了大门,引进了小门,指导了野外,评估了工作,分享了浅成低温热液矿床及其成矿作用的新颖见解。Sam SawkinsDick Henley都具有深邃、新奇的思想,在经济地质领域建树颇多,许多方面,走在了时代前列,早期在Simmons头脑里播下了思想的种子,才有今日小苗儿已长得又壮又高。Jim Renolds是流体包裹体研究的佼佼者,但多隐于幕后,指导了数以千计的学生,与Simmons合作30余年直到现在,他不知疲倦地追求高标准、严要求的资料,只因心中坚定好的科学就需要好的资料。

Simmons并非高调之人,如华山道上挑货物上山的工人,挥汗如雨,暗中用力,以实际行动推动浅成低温热液矿床蹒跚前行。他知道只关在牛栏里搞研究,只能自娱自乐,经济地质毕竟与经济挂钩,需要走出象牙塔,感触自然,接触社会,为社会与科学两方面服务,才能人生臻至化境,也不枉搞地质一生。如果你不是成矿流体的一部分,那就去做沉积物的一分子,不知不觉间,就有了矿石的味道。最后祝愿Simmons科学之树常青,科学之花常开,你我小蜜蜂才能像熊二一样吮吸到更甘甜的蜂蜜。




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