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2021-03-17
專家信息：郭鵬遠 博士，中國科學院海洋研究所，副研究員
主要研究方向：洋玄武巖的巖石學和地球化學
教育經歷：2010年畢業于吉林大學地質學專業獲地球化學學士學位；2015年畢業于蘭州大學獲礦物學、巖石學、礦床學博士學位
深海項目工作：北大西洋33-35°N洋中脊玄武巖地球化學
孫老師：
大家好，我是你們的孫老師！上一節課我們邀請到了深海的專家給我們簡單地介紹了一下深海中大概有哪些礦產資源。其實深海蘊含著非常非常多的巖石，我們今天特別榮幸地邀請到了中國科學院海洋研究所的郭鵬遠副研究員，他是一個“下五洋捉巖”的人，今天就請他來給我們介紹一下深海里有哪些巖石，深海里的玄武巖到底是什么樣的。郭老師的主要研究方向是大洋玄武巖的巖石學和地球化學。在深海項目中，他負責北大西洋北緯33到35度的洋中脊玄武巖地球化學特征研究，郭老師您好！
郭老師：
您好您好孫老師！大家好！
孫老師：
郭老師，我想替同學們問一下，洋底都有哪些巖石類型呢？
郭老師：
我們常見的洋底主要是玄武巖，非常非常簡單，就是玄武巖。一些拆離斷層有時候能把一些地幔的橄欖巖給拆離出來，當然這個情況也比較少。在水深的地方有一些遠洋沉積物，我相信大家都記得普通地質學里面講到的蛇綠巖套里很典型的、最上面的那一套東西——硅質巖，這就是洋底能見到的巖石。當然我們看到的蛇綠巖下邊那些比如輝綠巖墻、堆晶巖、純橄巖以及后面的熔融殘余。這些東西很難在洋底見到，只不過我們在大陸上可以看到。
孫老師：
好的，其實我們知道陸上也有非常多的玄武巖，比如說像五大連池也有非常非常多的玄武巖，那我們為什么一定要研究海底玄武巖呢？是有什么特殊的地質意義嗎？
郭老師：
這個問題其實很大。可以這么說，從20世紀60年代板塊構造理論誕生，到后來地幔柱假說的誕生，為我們研究固體科學提供了很好的框架。我們現今研究所有的地球科學理論都是基于這兩個大框架進行的。我們知道板塊構造里有三種板塊邊界，有離散型——也就是洋中脊，我研究的內容，還有匯聚型——俯沖帶，以及轉換斷層。地球內部物質就是通過離散型板塊邊界產生，也就是通過洋中脊，也有通過匯聚型邊界俯沖到地幔。所以我們在相應的離散型板塊邊界和匯聚型板塊邊界就會有一些巖漿活動，主要就是玄武巖，我們看到的大部分都是玻璃、枕狀玄武巖等。因此研究這些地方的玄武巖是我們理解和認識板塊構造這一重要過程的非常重要的基礎物質。所以說研究大洋玄武巖非常重要，它有大陸玄武巖不能做到的事情。當然研究地幔柱也是一樣的，我們最開始認識地幔柱就是在大洋背景下認識到地幔柱產生的，所以洋島玄武巖能獲得很多關于地幔柱的信息，這是一個方面。
另一方面是，我們知道板塊在俯沖帶會有各種類型的沉積物、大洋板片的物質俯沖到地幔，持續不斷的循環就會導致上地幔不均一。最開始人們就是通過研究大洋玄武巖的成分變化來發現地幔不均一的，因此研究大洋玄武巖對于我們研究地幔不均一性也是非常非常重要的一個基礎。當然這里面最重要的一點是：簡單。這是后來我越來越喜歡研究大洋玄武巖的一個原因。大陸玄武巖噴發需要穿過非常厚的地殼，我們知道地殼有幾十公里的厚度，里面主要是酸-中酸性的成分，而且有非常古老的成分。玄武的熔體在噴發的時候會把這些東西同化混染過來，導致大陸玄武巖有時候不能反映源區信息。
而大洋玄武巖不一樣——洋殼很薄，在噴發之后基本上可以反映源區信息。這就是我為什么越來越愿意做大洋玄武巖的原因。不過從嚴格意義上來講，大洋、大陸玄武巖之間也沒有那么清晰的界限，比如說大家熟悉的蛇綠巖套這個概念，我們現在認識到的蛇綠巖套都是在大陸造山帶中發現的，這個可以稱為大陸玄武巖，但是事實上他是在大洋背景下產生的。
孫老師：
好的，像我是研究地幔包體的。我的很多地幔包體可能是來自玄武巖或是金伯利巖，那大洋的玄武巖能帶上來地幔包體嗎？
郭老師：
可以可以，這個情況也是比較多樣的，我說的大洋玄武巖只是一個泛指，包括洋中脊玄武巖，洋島玄武巖，甚至是島弧玄武巖。比如洋中脊玄武巖的話就比較困難了，我相信在座的學生很多都接觸過網上的視頻——大洋中脊在噴發的時候隨著板塊的拉張，熔體就像擠牙膏一樣，一點一點，一個疙瘩一個疙瘩的，形成了枕狀玄武巖。這些熔體在上升的過程中動力、帶的能量很小，所以并不能把密度比較大的地幔巖石、包體帶上來。
但洋島玄武巖不一樣，我們目前理解的，能把地幔包體帶上來其實主要決定于巖漿的性質。如果巖漿有很大的能量，它就可以把密度比它更大的地幔包體帶上來，否則就不行。我們一般說洋島玄武巖是堿性富水的，大陸玄武巖也是一樣，往往是堿性玄武巖能把巖石圈地幔的物質攜帶上來。我們可以簡單地想象——我們每年過年放的“二踢腳”。其實就是一些類似于水、其他流體物質在深部地幔，或者再往上到殼幔邊界，會發生爆炸，產生足夠的能量破壞周圍的地幔，以很大能量把地幔包體輸送到地表。所以說這在洋島玄武巖中很常見，比如夏威夷島，很多地幔包體工作都是在夏威夷島做出來的。
孫老師：
好的，我看您的工作主要集中在北大西洋、洋中脊玄武巖，那不同大洋之間的玄武巖特征是不一樣的嗎？
郭老師：
這個問題很有意思，可以說是，也可以說不是。不是的原因是，我們過去幾十年的工作、與美國人、法國人的工作就發現了大西洋的地幔（玄武巖反映出來的）和太平洋、印度洋有一些不一樣，比如Hf同位素，人們做大洋中脊的Hf同位素發現，大西洋的MORB解耦的現象和太平洋、印度洋的不一樣。我比較感興趣的是，這里面可能隱藏了非常多的故事，說不是的原因是，這個課題在我選擇的時候是被動的，因為我的樣品是我的導師牛耀齡給我的，也是他年輕的時候那個年代從海底打撈上來的。說到這里我想多說幾句，這也是反映了我們國家整體的、搞大洋巖石的無奈的現象：相對大陸來說，我們國家大陸的地質搞得非常好，在國際上也有一定的地位。比如說我們熟知的“克拉通破壞”這個課題，在國際上搞得有聲有色，但大洋地質就相對弱了一些，這是為什么呢？就是因為沒有樣品。
所以我很被動，只能是老師給我一些樣品我來做，這個也有一些歷史原因。20世紀六七十年代的時候，西方國家正是板塊構造理論、地幔柱假說這些理論發展的時候，我們國家那個時候有一些歷史原因，并沒有跟上腳步。那個時候美國有很多的單位在搞科考船，在大洋中脊下打撈樣品，相繼地他們又建了船——大洋鉆探船，日本也有一艘鉆探船。目前國際上只有兩艘大洋鉆探船供人類使用，但那個時候我們國家并沒有做這些工作，所以我們的起點很晚、很低。我們國家的海洋地質其實發展主要是在近十幾年，現在很多單位都有科考船，所以現在要面臨的任務就是要去各個洋中脊、洋島打撈樣品。但是很遺憾的是很多地方已經被歐美人研究過了，不過非常慶幸的是，我們國家正在建造世界上的第三艘大洋鉆探船，這樣我們可以慢慢地躋身海洋地質的方向。因此我希望在座的各位同學，將來如果有理想從事海洋地質的話積極加入我們的行列，畢竟海洋地質的行列相對大陸地質的人稍多了。
孫老師：
好的，那我們看看同學們有什么問題。
同學：
郭老師您好，我是名大二的學生，聽完您的分享，我想問一下，假如我未來研究生也能進入到地球化學或者說海洋地質領域進行學習，那您覺得怎么才能用相關的知識武裝自己，快速地在這個領域進行成長呢？
郭老師：
同學你好。快速成長我覺得不敢說，剛才孫老師說我是人才其實也是過獎了。但是關于這方面我有兩點思考。從本科生到現在，因為我和孫老師是校友嘛，都是從同一個大學畢業的。從大學到現在，我有一些感觸。第一點就是：要善于思考，敢于質疑。我們本科有個教普通地質學的老師叫葉茂，相信孫老師也記得，那個時候葉老師在課堂上就說過：“大學是什么地方？大學不是教我們知識的地方，是教我們如何思考的地方”。所以我覺得“思考”在后來做研究生、一直到現在做科研是非常非常重要的。我的博士生導師牛耀齡教授也經常和我們說，他發現絕大多數人都有思考的能力，但是沒有思考的習慣，所以牛老師一直督促我們要善于思考，提醒我們要動腦筋。我覺得大家能上這么好的大學，一定是有一些學習能力的，但是也一定要養成思考的習慣，要敢于質疑。我分享一點我自己的體會，這么多年我跟著牛耀齡教授，他可以說是國際上的大家。跟牛耀齡教授學到最大的東西就是，我學會了質疑。包括那些院士、專家提出的理論，任何都可以質疑——當然這是要站到一定的基礎上。
第二點就是對于剛剛接觸專業課的大家，我覺得打好基礎是非常重要的，比如《礦物學》《巖石學》《普通地質學》這些是我們地質工作者非常重要的基礎，就像一個金字塔一樣，專業課就是金字塔最下面的基礎，將來無論你是從事生產工作還是科研工作這都太重要了。對我而言，現在每天基本上是離不開和礦物打交道的顯微鏡、礦物的種類、礦物的屬性特性、化學成分等等等。同學們有則改之，無則加勉，“快速”根本談不上，這就是我的一點分享。
孫老師：
好的，謝謝郭老師今天的分享，感謝！
