越过丝路的摩登探险家──钟孙霖的地质调查之路(2)

作者:中央研究院《研之有物》
地质调查工作的第一步,是到野外找石头。(《研之有物》提供)

地质调查工作的第一步,是到野外找石头。(《研之有物》提供)

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接续前文

解开谜团的秘密武器:摩登地球化学

地质学家的“探案”过程,是怎么抽丝剥茧呢?

钟孙霖说明,他的专长领域地球化学,是透过推知岩浆活动的年纪,以及火成岩的成分、地球化学特性,来反推当初发生事件的时代,或者是地质动力的过程。

石头采集回来之后,用最新的仪器,准确测量石头的年龄。测量年龄非常重要,如果有不同时代的纪录,较能看到事情的全貌。经由岩石学与地球化学分析,可了解岩石的特征是哪些地质作用造成。结合各种证据,最后回推当初演化的过程。

我都说,我是做“摩登地球化学”,用最新的仪器和设备。

钟孙霖的实验室中,使用数种的质谱仪,测定岩石的成分与年龄。其中有一项新技术,是利用火成岩当中的一种矿物“锆石”来定年。

锆石是抵抗力很强的矿物,可以忠实保存形成时的纪录原貌,很适合拿来定年。但是一颗锆石只有 100 微米左右大小,过去很难分析,直到近年才有新技术。实验室里的分析方法,是将雷射光打在锆石上,打出一些小颗粒,用气体送到质谱仪里,测量放射性同位素含量。如此可以估算出锆石的年龄,也就知道整个火成岩的年龄了。

锆石是一种适合拿来为火成岩定年的矿物。实验室中将其置入树脂做成样品靶,再用雷射将颗粒打出,送入质谱仪测量。 资料来源│中研院地球科学研究所 – 质谱仪实验室 (摄影/张语辰)
锆石是一种适合拿来为火成岩定年的矿物。实验室中将其置入树脂做成样品靶,再用雷射将颗粒打出,送入质谱仪测量。
资料来源│中研院地球科学研究所 – 质谱仪实验室 (摄影/张语辰)
除了石头样品靶,另一种方式是使用石头粉末溶液,透过进样机送入质谱仪测量。(资料来源/中研院地球科学研究所 – 质谱仪实验室 图说设计/欧柏昇、张语辰)
除了石头样品靶,另一种方式是使用石头粉末溶液,透过进样机送入质谱仪测量。(资料来源/中研院地球科学研究所 – 质谱仪实验室 图说设计/欧柏昇、张语辰)

受到马友友启发,沿着丝路探险

大约十年前,钟孙霖把研究焦点离开西藏,转向所谓的“CIA (高加索 / 伊朗 / 安纳托利亚) ”地区。

西藏是 6000 万年前碰撞的老造山带,很多年轻的纪录已经消失,而 CIA 地区则是约 3000 万年前碰撞的年轻造山带。钟孙霖当时就想,也许可以透过两边的对比研究,弥补西藏缺乏的年轻纪录。“双城记”是“两个城市一个故事”,这个研究的出发点则是“双山记”,“两个造山带一个故事”。

钟孙霖展开一系列的“丝路计划”,其实受到了马友友的启发。马友友玩音乐多年,想要突破,因而找了一群丝路国家的音乐家,组成丝路乐团,希望创造出新的音乐形式。钟孙霖则想要以地质丝路计划,“创造”新的解释、新的地质模型。而团队于 1997 年开始的研究计划,就是简称 CREATE ,意即创造。

但沿着丝路调查好几年,才发现真实情况与原来想像的“两座山一个故事”并不一样。 CIA 地区的造山带,其实不是西藏的年轻版。真正与西藏相似的造山带,其实是“东南亚”。

转向天然的实验室──东南亚

我们何不赶快回到东南亚,回到这个天然的实验室──板块运动正在进行的地方,有很多年轻的纪录。我们不只看到遗迹,还有机会看到过程。在犯罪现场,可以直接看到凶手怎么造这个纪录

现今的东南亚正在发生造山事件,类似西藏在 6000 万年前发生的事。 (资料来源/Ren, J.S. et al. / Journal of Asian Earth Sciences 72 (2013) 3-11 图说重制/欧柏昇、张语辰)
现今的东南亚正在发生造山事件,类似西藏在 6000 万年前发生的事。
(资料来源/Ren, J.S. et al. / Journal of Asian Earth Sciences 72 (2013) 3-11 图说重制/欧柏昇、张语辰)

亚洲大陆的形成过程,是一块又一块的陆块贴上来,把中间的古海洋关闭,汇聚成大陆。“印度”撞上“亚洲大陆”是 6000 万年前的事情,而“澳洲”撞上“东南亚”则是正在发生的事。东南亚的边缘受到挤压,未来将造出“东南亚的冈底斯山”,出现新的亚洲大陆。现在印尼有大量的活火山,那就是造山运动的前奏。

从“他山之石”了解我们的家园

钟孙霖回到东南亚研究,其实也跟台湾有关。台湾是非常活跃的造山带,只花了 600 万年,就完成别的地方 6000 万年才完成的造山事件──这也就表示台湾的地质过程非常激烈,天然灾害也就多了。从东南亚取经,可以更容易了解台湾。

地球科学是“对比”的学问。到别的地方借镜,就联想回来,有没有可以比较的过程在我们家里发生。

最近,钟孙霖与台大地质系陈文山教授合作,发表玉里变质岩带的新诠释。根据铀-铅同位素定年的结果,玉里带的石头并不是原来以为的形成于中生代,而是更年轻。

年纪改写,整个故事就要改写了。

研究结果显示,台湾的弧陆碰撞,也就是“吕宋岛弧”撞上“欧亚大陆”生成台湾岛的过程,可能没有那么单纯。欧亚大陆不是一直停在那里,等著吕宋岛弧来撞。事实上,太鲁阁、中央山脉东侧等地,当初可能是“南海张裂”时裂出去的一块,后来因板块运动而被运送回来。这就像一个溜溜球的过程。

鼓励年轻人多出去走一走

钟孙霖强调,地球科学是对比的科学,研究者需要有宽广的知识面,必须走出去扩大眼界。野外地质调查非常辛苦,但是跑了这么多的地方,才能从对比研究看见板块活动的全貌。不仅如此,他们也在跑野外的过程中,看到各地的风貌。

地质学家跑野外,常常吃得很糟,但是可以遇见不同的食物、不同的文化、不同的人、不同的语言、不同的思维方式。

钟孙霖前往伊朗跑野外地质调查,发觉当地民众十分友善。(资料来源/钟孙霖提供)
钟孙霖前往伊朗跑野外地质调查,发觉当地民众十分友善。(资料来源/钟孙霖提供)

钟孙霖去越南的时候,有人跟他说“越南这个小国家”,其实这是夜郎自大。事实上,透过学术研究的合作,软实力到达了越南,让台湾多了很多资源。

另外,去伊朗的时候,钟孙霖发现,这个平时大家都认为很危险的地方,其实与们想像不同。在伊朗乡下跑野外,跟当地老百姓第一手接触,才发现当地人非常友善,看到外地人来,把最好的水果、茶都拿出来迎宾。到了高加索三小国之一乔治亚,那里则有很好的葡萄酒,令人感到野外工作没那么辛苦。

不只地质学家需要走出去,钟孙霖更鼓励年轻人多出去走一走,去欣赏不同的文化。如果板块会移动,人又岂能只留在原地呢。#

──转自中央研究院《研之有物》(本文限网站刊登)

责任编辑:杨真

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