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2021-05-17
程哲整理
專家信息：劉金高,，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）教授,，博士生導(dǎo)師
研究方向：放射性同位素地球化學(xué)、地球巖石圈地幔的形成與演化
教育經(jīng)歷：于2006年畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),，獲得地球化學(xué)學(xué)士學(xué)位,；于2011年畢業(yè)于美國馬里蘭大學(xué)，獲得地球化學(xué)博士學(xué)位,；分別在2012,、2016年美國馬里蘭大學(xué)和加拿大阿爾伯塔大學(xué)攻讀天體化學(xué)和地球化學(xué)博士后,。
研究項(xiàng)目：地幔再循環(huán)碳的金屬同位素示蹤、加拿大北極地區(qū)金伯利巖地幔包體研究
孫老師：
我們今天進(jìn)行專家進(jìn)課堂“三深”系列的最后一個(gè)嘉賓,。他是中國地質(zhì)大學(xué)(北京)的劉金高教授,。他的主要研究方向是放射性同位素地球化學(xué)、地球巖石圈地幔的形成與演化,。劉教授現(xiàn)在正在加拿大阿爾伯塔大學(xué)訪問,，所以他跟我們是有一定時(shí)差的，那邊現(xiàn)在應(yīng)該是周日晚上的十點(diǎn)半,。劉教授在深地項(xiàng)目里面呢,，是真正做到了地球深部，一直是研究巖石圈地幔的,。我們知道地球分為地殼,、地幔、地核,。那么巖石圈地幔也是一個(gè)非常深的尺度,。在巖石圈地幔里面最吸引我們普通大眾的目光是什么呢？因?yàn)槟抢锩嬗薪饎偸?，金剛石在寶石學(xué)上面叫做鉆石,，所以他也有一個(gè)名字叫做“情定鉆石的人”。那我們今天隆重邀請劉教授,。
劉老師,，您好！
劉老師：
孫晶老師好,！各位同學(xué)好,！
孫老師：
好的，那劉老師現(xiàn)在跟我們有些時(shí)差,，非常抱歉我們打擾到了您的生活,。因?yàn)榇蠹叶悸犝f您是做鉆石方向的，所以大家對這個(gè)方向特別好奇,，然后問問題也特別積極活躍,。我們今天先把時(shí)間交給同學(xué)們，看看他們有什么問題,。
同學(xué)：
您好,，劉老師！就是我了解到這個(gè)不是所有的金伯利巖里面都含有金剛石,。那如果我們?nèi)ヅ袛嘟鸩麕r里面有金剛石的話,，可以有那些手段、方法？
劉老師：
這是一個(gè)非常好的問題,。就是我們知道金伯利巖是來自于地幔深部的巖漿巖,，然后貫穿了巖石圈地幔，然后把這些來自巖石圈地幔的樣品帶到地表,。至于它有沒有帶金剛石上來,，我們知道金剛石的形成需要一個(gè)高壓的環(huán)境，也就是說在巖石圈底下,，150km以下的地方才會有金剛石,。然后呢，我們知道不同的礦物在不同的壓力下,，成分是不一樣的,。所以這些金剛石公司在進(jìn)行大規(guī)模開采之前，就要對這些礦物進(jìn)行分析,。然后有個(gè)經(jīng)驗(yàn)值大概這些礦物來自于多高的壓力。如果它的壓力與金剛石的“Window”,，我們講金剛石形成的窗口是吻合的,，那么他們就會大規(guī)模的進(jìn)行開采，然后找到金剛石,。如果沒有這個(gè)“Window”呢,，也就是說金伯利巖主要提取的是更淺部的巖石圈地幔的樣品的話，那它很可能金剛石的樣品就很少,。所以大概是通過這些礦物,。哪至于有哪些礦物呢？一般來講,，比如說石榴子石或者是用“Ilmenite”,，叫鈦鐵礦、還有這個(gè)透輝石,。比如說石榴子石的話,，它在不同的壓力情況下形成的CaO和Cr2O3的含量是不一樣的。如果落在一個(gè)他們規(guī)定的“G-ten”組成范圍之內(nèi),，它就很有可能來自于有金剛石窗口的區(qū)域,，就有很大的潛力來做金剛石的碳化，大概是這樣的,。
同學(xué)：
老師講的很深入淺出,，以我的知識水平也能大概聽明白一些東西，老師我還有一個(gè)問題,，就是金伯利巖是不是全身都是寶,，因?yàn)樗衅渌牡V物，比如說鈦鐵礦、金云母之類的,，這些礦物是不是同樣也具有一些研究價(jià)值和很高的工業(yè)價(jià)值,？甚至于說可能金剛石都不一定是金伯利巖里面最具價(jià)值的礦物。只是我們一些外行被這種鉆石的名氣吸引,、打動,，覺得金剛石就是最重要的，老師是這樣的嗎,？
劉老師：
很好的問題啊,，你對金剛石了解比較透徹，一般來講,，在科學(xué)家眼里面,，所有的礦物都是寶。因?yàn)槊恳粋€(gè)礦物它能夠攜帶的地幔的信息都是不一樣的,，所以對于科研價(jià)值來講,，那全身確實(shí)都是寶?？墒菍τ诠I(yè)價(jià)值來講,，因?yàn)榻饎偸疽ミ@些金伯利巖的地方，一般像加拿大的話都去特別偏遠(yuǎn)的地區(qū),，像北極地區(qū)那些,。所以他們最重要的是要獲得利潤。一般其他的這些礦物呢,，比如說石榴子石也好,，鈦鐵礦也好，或者你說的金云母也好,，這些礦物工業(yè)價(jià)值是非常非常低的,，因?yàn)樗蛔阋詠碇沃容^貴重的開采工作，所以對于他們來講,，金剛石是他們唯一的一個(gè)選擇,。我們也知道其他的，比如說堿性玄武巖,，也可以把地幔的礦物帶上來,，比如說橄欖石這些東西。因?yàn)樗鼪]有多少工業(yè)開采價(jià)值,，所以你也很少知道在很古老的堿性玄武巖就很少被報(bào)道,。因?yàn)闆]有人去做這方面的開采工作，所以我還是要說科研價(jià)值都是寶,，但是呢,，工業(yè)價(jià)值目前來講只有金剛石了,。可以嗎,？
同學(xué)：
好的,，謝謝老師。非常感謝老師,。
孫老師：
那如果沒有問題我問一個(gè)來自于網(wǎng)友的問題,。因?yàn)樯弦恢苣兀瑒⒗蠋熡幸黄恼卤弧禢ature》雜志發(fā)表了,。然后就是火爆朋友圈,，因?yàn)樵谖覀冞@個(gè)行業(yè)里面，其實(shí)巖石圈地幔里面就是說提出一個(gè)新的“model”是一個(gè)很難的事情,，所以網(wǎng)友就向劉老師請教,，您寫這篇“Nature”是花了多長的時(shí)間，然后錄取的時(shí)候這個(gè)心情又是怎樣的,？
劉老師：
謝謝,，謝謝這個(gè)問題。其實(shí)我,，可能你們很多學(xué)生都讀過我前面寫的一個(gè)淺談,，你們有沒有讀過？
孫老師：
他們可能沒有看到,，因?yàn)槟莻€(gè)是在研究生里面議論的程度比較高。
劉老師：
那什么時(shí)候,，你再跟同學(xué)們分享一下,。那么今天再跟同學(xué)們分享一下，我的心路歷程,。是這樣的,，這個(gè)時(shí)間跨度是非常長的。首先對于樣品來講,，因?yàn)閹r石圈地幔,，我們現(xiàn)在研究的這個(gè)區(qū)域的歷史是非常非常長的，有幾十億年,，大概可以到25億年,、30億年。然后金伯利巖是什么時(shí)候把這個(gè)樣品帶上來的,，大概是幾千萬年-6億年前的樣子,。然后后來金剛石公司打算來進(jìn)行開采，然后拿到這個(gè)樣品,。我們拿到這個(gè)樣品之后呢,，分析跨度前前后后有20年的歷史。然后我們對科學(xué)問題的醞釀，到數(shù)據(jù)的完善又花了兩年的時(shí)間,。寫作又花了半年的時(shí)間,，然后審稿到錄用呢，又花了一年的時(shí)間,。所以你可以看看,，這個(gè)過程是非常長的。所以我論文呢,，在我們這種快節(jié)奏的時(shí)代里面呢,，有的時(shí)候慢一些呢，會收到不錯(cuò)的效果,?；蛘呶覀兂Ｕf的慢工出細(xì)活。當(dāng)然,，當(dāng)這個(gè)文章被接收的時(shí)候,，我自己的話確實(shí)有一種浴火重生之感，感覺之前所有的付出都得到了回報(bào),，都值得了,。大概是這樣一個(gè)過程。希望你們之后呢,，再去看看我寫的那個(gè)淺談,，或許有一些新的體會。謝謝,！
孫老師：
好的好的,。那還有一個(gè)問題是來自于網(wǎng)友的，他說劉老師經(jīng)常會參加很多國際學(xué)術(shù)會議,，他覺得這個(gè)事情特別有意思,。他就想知道參加這些國際學(xué)術(shù)會議對您提高自身的科研造詣有哪些幫助？怎么去往這個(gè)方向進(jìn)行努力,？
劉老師：
這也是非常好的問題,。我們知道，參加國際會議的話,，我個(gè)人認(rèn)為有幾個(gè)好處,。首先，國際會議是一個(gè)學(xué)術(shù)盛宴,，一個(gè)能夠較完整的知道國際前沿的這個(gè)領(lǐng)域是什么樣子,，同時(shí)讓自己去思考，自己應(yīng)該往那些前沿科學(xué)問題進(jìn)行努力,。另外,，當(dāng)然國際會議也是一個(gè)非常好的學(xué)術(shù)交流的機(jī)會,。是一次能夠與文章中那些，你知道我們看文章都會遇到一些大牛對吧,。去參加學(xué)術(shù)會議你就有機(jī)會跟他們面對面的交流和接觸,。同時(shí)也可以建立自己的“Social Networking”，叫做學(xué)術(shù)社交網(wǎng)絡(luò),，讓別人知道你自己在做什么工作啊,，同時(shí)你也知道別人在做什么工作?；蛟S將來呢他會審你的稿子,，或者你們將來可能有合作的機(jī)會。這些都是參加國際會議的非常好的幾個(gè)方面吧,。另外呢,，如何來參加國際會議呢，比如說,，你們跟著優(yōu)秀的孫晶老師啊,，如果你們做出來一些有意思的成果的話，那在論文發(fā)表之前呢,，你就可以寫出一些摘要啊,，投到國際會議上去，比如說地球化學(xué)通常的“Goldschmidt會議”,，叫“戈?duì)柕率┟芴貒H會議”,。你就有機(jī)會去參加這個(gè)會議了。一回生二回熟嗎,，大家都這樣,。這就是我要說的，你們孫晶老師,，她也是做地幔相關(guān)研究的,，跟我的研究是非常相似的,，也是有很大前途的,。如果感興趣的話呢，你可以孫老師進(jìn)行做研究,，說不定有一天你們也可以研究鉆石啊,，或者跟鉆石相關(guān)的工作。大概是這樣的,。
孫老師：
謝謝,，謝謝劉老師。然后我看到今天的聊天框里有一個(gè)問題,，這個(gè)同學(xué)他的麥開不開了,，他想問,，老師您剛才說到金伯利巖中每種礦物都有研究價(jià)值，他想知道鉆石跟地幔研究有什么奇妙的關(guān)聯(lián)呢,？
劉老師：
這也是非常好的問題,，而且我覺得這個(gè)問題非常有代表性。一般我們都知道鉆石可能是“珠寶之王”,。但是并不知道鉆石跟地幔到底有什么樣的關(guān)系,。一般來講，鉆石有好幾種成因,，或者說金剛石有好幾種成因,。比如說撞擊成因啊，俯沖折返成因等等,。因?yàn)樗枰粋€(gè)高壓環(huán)境嗎,。但是鉆石作為寶石，絕大部分都是來自于巖石圈地幔的,，因?yàn)閹r石圈地幔提供一個(gè)長期穩(wěn)定的高壓,，并且低溫的這樣環(huán)境，有利于金剛石成礦,。那么科學(xué)家怎么通過金剛石或者鉆石來做研究呢,。首先，科學(xué)家研究的絕大部分鉆石都是質(zhì)量非常非常差的,，都是沒有工業(yè)價(jià)值的,，要不然鉆石公司也不會把鉆石樣品給我們進(jìn)行做研究。我們知道金剛石本身是由碳組成的,，也會有一些氮,，還有一些微量元素。那我們可以通過研究這些元素和同位素呢,，和它所屬的同位素,，比如碳同位素，氮同位素以及微量元素,，就能反映鉆石是怎么形成的,。從而反映這是在怎么樣的一個(gè)地幔環(huán)境與地幔動力學(xué)過程，這是研究鉆石本身,。另外呢,，鉆石還有一個(gè)非常大的功能，就是它能夠攜帶很多地幔的包裹體礦物,，你要通過研究這些包裹體礦物,，因?yàn)槲覀冎赖蒯５V物上來是非常難的，剛才前面講到會有一些地幔的礦物比如說“Garnet”石榴子石啊,，或者是鈦鐵礦,，或者其他礦物,，但是它到地表以后呢，風(fēng)化非常嚴(yán)重,。如果這些礦物被包裹在金剛石里面,，那金剛石相當(dāng)于一個(gè)時(shí)間膠囊一樣，當(dāng)金剛石形成的時(shí)候把這些礦物鎖在里面,，到地表以后不會有任何的變質(zhì)作用,，那我們就可以通過這些完好無損的地幔礦物、包裹體礦物,，能夠研究出地幔深部的物質(zhì)組成,，以及相關(guān)的地幔演化信息，所以大概是通過這兩個(gè)方面,。一個(gè)是通過金剛石本身,，另外一方面是研究金剛石所包含的這個(gè)礦物包裹體礦物。從而來研究鉆石跟地幔的關(guān)系啊,，一個(gè)地幔深部的過程,。大概是這樣的。
孫老師：
嗯,，好的,，謝謝，劉老師,！
