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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：
我們今天進行專家進課堂“三深”系列的最后一個嘉賓。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差的,，那邊現(xiàn)在應(yīng)該是周日晚上的十點半。劉教授在深地項目里面呢,，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,？因為那里面有金剛石，金剛石在寶石學(xué)上面叫做鉆石,，所以他也有一個名字叫做“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)在跟我們有些時差，非常抱歉我們打擾到了您的生活,。因為大家都聽說您是做鉆石方向的,，所以大家對這個方向特別好奇，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行大規(guī)模開采之前，就要對這些礦物進行分析,。然后有個經(jīng)驗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)模的進行開采,，然后找到金剛石。如果沒有這個“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，老師我還有一個問題,，就是金伯利巖是不是全身都是寶,，因為它有其他的礦物，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值和很高的工業(yè)價值？甚至于說可能金剛石都不一定是金伯利巖里面最具價值的礦物。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。因為每一個礦物它能夠攜帶的地幔的信息都是不一樣的,，所以對于科研價值來講,，那全身確實都是寶?？墒菍τ诠I(yè)價值來講，因為金剛石公司要去這些金伯利巖的地方,，一般像加拿大的話都去特別偏遠的地區(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)價值是非常非常低的，因為它不足以來支撐著比較貴重的開采工作,，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,。因為它沒有多少工業(yè)開采價值，所以你也很少知道在很古老的堿性玄武巖就很少被報道,。因為沒有人去做這方面的開采工作，所以我還是要說科研價值都是寶,，但是呢,，工業(yè)價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來自于網(wǎng)友的問題。因為上一周呢,，劉老師有一篇文章被《Nature》雜志發(fā)表了,。然后就是火爆朋友圈，因為在我們這個行業(yè)里面,，其實巖石圈地幔里面就是說提出一個新的“model”是一個很難的事情，所以網(wǎng)友就向劉老師請教,，您寫這篇“Nature”是花了多長的時間,，然后錄取的時候這個心情又是怎樣的？
劉老師：
謝謝,，謝謝這個問題,。其實我，可能你們很多學(xué)生都讀過我前面寫的一個淺談,，你們有沒有讀過,？
孫老師：
他們可能沒有看到，因為那個是在研究生里面議論的程度比較高,。
劉老師：
那什么時候,，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,，這個時間跨度是非常長的,。首先對于樣品來講，因為巖石圈地幔,，我們現(xiàn)在研究的這個區(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候把這個樣品帶上來的，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行開采,，然后拿到這個樣品,。我們拿到這個樣品之后呢，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間。寫作又花了半年的時間,，然后審稿到錄用呢,，又花了一年的時間。所以你可以看看,，這個過程是非常長的,。所以我論文呢，在我們這種快節(jié)奏的時代里面呢,，有的時候慢一些呢,，會收到不錯的效果?；蛘呶覀兂Ｕf的慢工出細活,。當然，當這個文章被接收的時候,，我自己的話確實有一種浴火重生之感,，感覺之前所有的付出都得到了回報，都值得了,。大概是這樣一個過程,。希望你們之后呢，再去看看我寫的那個淺談,，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？怎么去往這個方向進行努力,？
劉老師：
這也是非常好的問題,。我們知道，參加國際會議的話,，我個人認為有幾個好處,。首先，國際會議是一個學(xué)術(shù)盛宴,，一個能夠較完整的知道國際前沿的這個領(lǐng)域是什么樣子,，同時讓自己去思考,，自己應(yīng)該往那些前沿科學(xué)問題進行努力。另外,，當然國際會議也是一個非常好的學(xué)術(shù)交流的機會,。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)會議你就有機會跟他們面對面的交流和接觸,。同時也可以建立自己的“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會。這些都是參加國際會議的非常好的幾個方面吧,。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“戈爾德施密特國際會議”,。你就有機會去參加這個會議了。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問題，這個同學(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,。因為它需要一個高壓環(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,，因為巖石圈地幔提供一個長期穩(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)價值的,，要不然鉆石公司也不會把鉆石樣品給我們進行做研究。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,，因為我們知道地幔礦物上來是非常難的,，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，風化非常嚴重,。如果這些礦物被包裹在金剛石里面,，那金剛石相當于一個時間膠囊一樣，當金剛石形成的時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方面,。一個是通過金剛石本身,，另外一方面是研究金剛石所包含的這個礦物包裹體礦物。從而來研究鉆石跟地幔的關(guān)系啊,，一個地幔深部的過程,。大概是這樣的。
孫老師：
嗯,，好的,，謝謝，劉老師,！
