板块构造学说发展的三部曲,板块构造理论的八大证据

首页 > 教育 > 作者:YD1662024-05-17 12:57:46

笔者是福尔摩斯的忠实粉丝,曾和同事一起拜访伦敦贝克街221B

《血字的研究》介绍了福尔摩斯的知识结构:“…,地质学知识——偏于实用,但也有限。但他一眼就能分辨出不同的土质。

化学知识——精深。…”

显然,柯南道尔笔下的福尔摩斯对地质学的了解远不如对化学。为什么柯南道尔不让福尔摩斯多学点地质学?

《血字的研究》是柯南道尔在19世纪末发表的。19世纪被誉为“科学的世纪”。

自然科学发展的突飞猛进,物理学和化学都趋向至臻完善。

物理学解释热力学的分子运动,化学引入定量分析方法,开始揭示原子结构。俄国化学家门捷列夫(1834~1907年)发表了元素周期表,德国化学家维勒(1800~1882年)和李比希(1803~1873年)创立了有机化学。

相比之下,地质学的科学水平还不够高。

“水成论”和“火成论”间的战火刚刚平息,而在关于地球年龄的论战中,热力学家开尔文“地球年龄是1亿年”的观点占了上风,地质学家败下阵来,正处于郁闷时期。

在这样的社会背景下,怎么指望福尔摩斯去学习地质学?

2 地下找矿的地质学“福尔摩斯”

法国总统德斯坦在第26届国际地质大会上指出,能源和矿产资源问题将是21世纪的重要问题,“如果有一天地质学家停止工作了,世界就会处于一片黑暗和混乱之中,更何谈工业发展的未来呢?”

能源和矿产资源开发利用曾是世界文明发展的标志。

铜矿的大规模开采冶炼使人类从石器时代进步到青铜器时代,铁矿的大规模开采冶炼使人类进步到铁器时代,煤矿的大规模开采利用为人类第一次工业革命提供了能源。

今天,能源和矿产资源已经成为世界发展的经济命脉,甚至能决定世界的政治格局。

美国前国务卿基辛格曾说,“如果你控制了石油,你就控制住了所有国家。”

石油、天然气、煤和各种固体矿产资源都是在地下深处形成的。

怎么样寻找这些能源和矿产资源?

说起来,这真有点儿像福尔摩斯探案。

在《血字的研究》中,福尔摩斯对罪犯在户外和室内留下的足迹和各种痕迹进行了仔细地观察,然后准确地指出,劳瑞斯顿花园街命案的凶手乘坐的是出租马车,马的右前蹄新换了马蹄铁;凶手身高约6英尺,面色赤红,右手指甲很长,抽印度雪茄烟,…。

这一连串的推断让苏格兰场的警探们目瞪口呆。

地质学家找矿,最初也是依靠肉眼看到的各种蛛丝马迹。

我国春秋战国时期撰写的《管子》一书中就讲到

“ 上有丹沙者,下有黄金。上有慈石者,下有铜金。上有陵石者,下有铅锡赤铜。上有赭者,下有铁。”

在当时,这完全是一种实用经验,是根据地面上的种种迹象寻找地下的矿产。

这种经验今天也依然有效。

湘潭有个锰矿,但矿石快开采完了,新中国成立不久,矿山就面临关闭。

1953年,地质学家叶连俊(1913~2008年)奉命去找矿。

他在矿山内外仔细勘察,发现了几个特殊的现象:一是这些锰矿层是夹在两层远古时期的冰川沉积岩之间;二是矿区里飞来飞去的蚂蚱身上都是黑色的,像是涂了一层黑漆;三是从矿区流出的溪水虽然清澈见底,但溪水边的草、树、石头块等都被染成黑色,也像涂了一层黑漆。

叶连俊先生想到,溪水中可能溶解了一定量的锰,氧化后就形成了黑色的氧化锰,附着在蚂蚱、草、树、石头块等表层。

这种氧化锰正是现在开采的锰矿。

这就是说,溪水的源头应该就是锰的源头。

叶连俊顺藤摸瓜,在溪水源头见了矿工们叫做“符吉冲灰岩”的白色岩层,他用手掂了掂,密度果然很大。

叶连俊知道,灰岩的主要矿物是方解石,化学成分是碳酸钙,密度是2.7 克/立方厘米。

而碳酸锰的密度是3.1 克/立方厘米,比方解石重了15%。

因此,这种“符吉冲灰岩”绝不是由方解石构成的普通灰岩,里面的矿物应该是密度更大的碳酸锰。

叶连俊让矿山部门马上采样,进行化学分析。结果很快出来了,“符吉冲灰岩”的锰含量高达31%!

这种看上去白白的“符吉冲灰岩”就是由碳酸锰组成的,这就是原生沉积锰矿。

它在地表氧化后会形成黑色的氧化锰,像帽子一样,盖在原生沉积锰矿上,地质学家给它起了个形象的名字,叫“矿帽”。

在叶连俊指导下,矿山部门在两层远古时期冰川沉积岩之间找到了大量原生锰矿,濒临关闭的矿山又复活了!

湘潭锰矿一下子成了当时国内最大的锰矿。

《人民日报》对此进行了报导,说地质学家为国家工业建设提供了“精确的资料”。

板块构造学说发展的三部曲,板块构造理论的八大证据(5)

溪水边蚂蚱、石块儿和树枝上的氧化锰壳

板块构造学说发展的三部曲,板块构造理论的八大证据(6)

原生锰矿(碳酸锰)和“矿帽”(氧化锰)

地面上除了一些指示地下存在矿产的标志性石头,还有标志性植物。

南朝梁(公元502~557年)成书的《地镜图》中就记载了一些寻找金属矿床的指示植物,如,“草茎赤秀,下有铅”、“草茎黄秀,下有铜”、“山上有葱,其下有银”等等。

1952年,我国地质学家在海州发现了大量香薷草,茎是方形的,花带点蓝色。

他们推测这种蓝色的花可能和铜元素有关。于是,经过一番勘查,果然在那里发现了大铜矿。

1985年,地质学家在胶东的一个金矿区发现,那里的野生石竹非常多。经过几年的研究,确定了这种石竹总和金矿伴生,是胶东金矿的直接指示植物。

植物和矿产有关系?这些听起来像是天方夜谭,但实际上也是地质学家总结出的一种找矿经验,被称为“植物找矿”法。

板块构造学说发展的三部曲,板块构造理论的八大证据(7)

香薷草(铜草)

国外的地质学家也在使用这种“植物找矿”法。

例如,美国地质学家曾在马里兰州发现,那里的冬青树叶子只有叶脉是绿色的,而其他部位都是黄色的。

他们猜测可能和某种金属元素富集有关。进一步的调查果然发现了一个铬铁矿。

再如,赞比亚西部有一种小草,开蓝色的花,形状有点像如龙舌兰,是铜矿的指示植物,被叫作“铜花”。

赞比亚的地质学家通过这种“铜花”,发现了一个铜储量达9吨的大铜矿。

其他的例子还有,英国地质学家在石南草帮助下,找到了钨矿和锡矿,德国和瑞典地质学家通过三色堇,找到了锌矿。

澳大利亚地质学家前几年还发现,可以通过对桉树叶子里所含的微量金去寻找金矿。

3 学习福尔摩斯,超越福尔摩斯

福尔摩斯手中有两件“法宝”:放大镜和烟斗。

这是柯南道尔对福尔摩斯高超探案才能的一种隐喻,放大镜代表了明察秋毫的观察能力,烟斗代表了缜密的逻辑推理能力。

福尔摩斯可以从一个人的指甲、手茧、衣袖、靴子等细微处判断出他的职业。

他在掌握证据之后会先作出假设,然后提出矛盾和问题,进一步深入调查。最后,通过推理,建立起整个逻辑链条,“从一滴水推测出大西洋的存在”。

用福尔摩斯自己的话说,“我在观察和推理两方面都具有特殊的才能”。

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