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关于超高压变质地体中柯石英形成条件的讨论

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嵇少丞 发表于 2015-6-23 20:46:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
论文
学科分类: 自然科学 » 地球科学
摘要: 嵇少丞与苏文辉等关于超高压变质地体中柯石英形成条件进行的学术讨论


关键词:石英-柯石英相转变,压力、温度和差应力,超高压变质作用,机械球磨作用,构造超压,榴辉岩
作者: 嵇少丞
发布时间: 2010
原创/转载: 原创
本帖最后由 嵇少丞 于 2015-6-23 20:50 编辑

对《苏文辉研究组回应》的回应(1) 对《苏文辉研究组回应》的回应(1)
     
   

  2月9日,我发了一篇“简评《科学时报》关于柯石英形成条件的报道”的博文,从一个地质学工作者的角度客观地评论了苏文辉教授研究组关于柯石英形成条件的“创新成果”。博文发表后,时有匿名者在我博客上作出“一些没有学术内容、出言不逊”对本人进行人身攻击的评论,都被科学网编辑及时删除,也有读者从此感慨时下中国正常学术讨论的困难。时隔一个多月,苏文辉教授等终于能勇于面对评论,公开发出回应, 尽管迟到了,还是值得欢迎的。

    苏文辉教授等承认自己“不是地学学科的”, 不免对地质学的基本事实和概念不了解,甚至误解,这可以理解和谅解。苏文辉教授等大胆地提出“机械球磨能使file:///C:/DOCUME~1/SHAOCH~1/LOCALS~1/Temp/msoclip1/01/clip_image002.gif-石英转变成柯石英的压力和温度大大降低”的认识以及以此为基础的相关观点——“地表柯石英无需经过板块折返, 而可以通过强地震波和/或较大的局域应力作用于地表石英而形成”,关键是要得到现今在超高压变质岩研究第一线的地学工作者的广泛承认和应用,得到外行人廉价喝彩是一点用也没有的。为什么现今在超高压变质岩研究第一线的地学工作者对“苏论”信之聊聊,还有的学者和专家甚至认为与之不值得面对面一辩呢?面对如此状况,苏文辉等有必要在反思的同时回答一些关键性问题,例如, 岩石圈内有苏式的“球磨作用“吗?

现在让我们看看苏文辉教授研究组是怎样做试验的。据他们自己叙述(文献[2-4]),先将10 g粒度为505.8 nm的α-石英和150 g 直径为5-15 mm的钢球放入充有氩气的不锈钢球磨罐中,然后在GN-2型机械振动球磨机上让球磨罐以750 r/min的速率作行星式的高速运转,同时还作三维小振幅振动。然后,把经一定时间(例如,15 h, 25 h, 35 h等)球磨后的粉末放入Belt式两面顶压机内进行“静高压”[注:两面顶压机属于单轴挤压装置,试样腔内应力不可能是完全各向同性的静压,肯定会有差应力(Differential stress)或偏应力(Deviatoric stress)存在,差应力的大小取决于试样材料的性质和几何构形[5]] ,保温保压一定时间后,将试样取出做XRD和Raman谱测试,分析试验材料是否已经转变为柯石英(文献[2-4] )。

苏文辉教授等(文献[2-4])宣称,机械球磨能在石英晶粒的表面产生3.0-6.0 GPa的局部压力和327-627 °C甚至1477 °C 的局部高温,使得file:///C:/DOCUME~1/SHAOCH~1/LOCALS~1/Temp/msoclip1/01/clip_image004.gif-石英转变成一种高内能的“亚稳相”(其内能可能高过晶质柯石英),这一“亚稳相”在Raman谱上呈现出484 cm-1, 603 cm-1和962 cm-1 三个宽阔的缓峰[1] 或470 cm-1,520 cm-1, 800 cm-1和1330 cm-1等谱峰[2]。既然苏文辉等认为这个“亚稳相”的出现“降低了柯石英形成的最低静压力、并大大地缩短合成时间”,那么这个神秘而又关键的“亚稳相”究竟是什么(成分、结构与组构?)就必须搞清楚,可惜苏文辉等对此并未深究,仅以一句“……亚稳相,对试验条件十分敏感,重复性较差,有待进一步研究”就搪塞过去,关键时候的临门一脚也懒得去踢。此外,苏文辉等似乎也没有实测球磨过程中钢球碰撞石英那霎那作用于石英颗粒表面实际真正的压力和温度,否则他们在文章就应该陈述相关实验数据并加以分析。

苏文辉教授等((文献[2-4] )认为,在机械球磨过程中位于钢球之间的石英颗粒受到周围钢球的高速碰撞与地球板块的碰撞具有类比性,两者的碰撞所致温度和压力(包括正压和剪切应力)都具有局域性和不均匀性,作用时间的不连续性,而且剪切应力亦具重要影响等。其实,只要对地质学有些了解的人都不会把地球板块之间的碰撞简单地等同于球磨罐里钢球对石英颗粒的撞击,机械球磨与地球板块碰撞是两个在时间和空间尺度上截然不同的物理过程。松散的石英粉末与众多狂滚的钢球在球磨罐里长达几十到几百小时无数次的高速混撞,如此过程在正常应变速率仅为10-13-10-15 s-1的岩石圈内几乎是永远也不会发生的,内含柯石英的超高压榴辉岩含非常低的空隙度(<0.1 vol.%),各造岩矿物晶粒彼此紧密粘结,而且柯石英晶粒往往被紧紧地包裹在石榴子石、锆石或绿辉石晶粒之中,细小的柯石英颗粒与周围其他矿物晶粒之间并不存在像在球磨罐里石英颗粒与钢球之间那种松散的空间关系、巨大的活动空间以及长时不断地彼此高速碰撞的剧动过程。

Palmeri, Frezzotti, Godard and Davies (2009)文章与苏文辉教授等讨论的东西其实并不是一回事,彼此没有验证性,苏文辉在“回应”和以前报道中把Palmeri et al.对其文字的应用和私人通信拿出来,试图说明:“过去,人们用很多国内的地质资料去论证源于国外而存在不少问题的地球板块深折返假说; 现在,国外把许多资料(???)用来证明源于国内的非主流的新假说(即苏文辉教授等的球磨降低柯石英形成压力说)”(见《回应》),以此抬高自己和贬低广大中国地学特别是超高压变质学研究学者与同行,既不符合客观事实,夸大其辞,也很没意思的,为学界图增笑料。G. Godard是我在法国留学时的师兄, 我了解他的工作。他们那篇文章尽管发表了, 但在同行中还是颇有争议的。榴辉岩中矿物包裹体周边中发现非晶质SiO2物质,极可能为低温热液沿破裂灌进后沉淀的燧石质材料,与苏式机械球磨无关。

参考文献


2.  苏文辉,刘曙娥,许大鹏,王巍然,姚斌,郭星原,刘志国,钟正,一种由file:///C:/DOCUME~1/SHAOCH~1/LOCALS~1/Temp/msoclip1/01/clip_image006.gif-石英到柯石英转变的新途径. 自然科学进展,2005, 15(10): 1217-1222

3. 苏文辉,刘曙娥,许大鹏,孙敬姝,张广强,禹日成,姚立德,黄喜强,千正男,惰郁,吕喆, 王巍然,刘志国,王巍然,辟燕峰,邢淑芝,柯石英最小静态形成压力与地表柯石英形成新机制及其地学意义. 自然科学进展,2009,159(7): 730-745

4.孙敬姝,刘晓梅,许大鹏,苏文辉,张国强,王德勇,王德,高压变质二氧化硅矿物

    的合成及表征. 高等学校化学学报,2006, 27(11): 2011-2025

5. Wu, T.C., Bassett, W.A., Deviatoric stress in a diamond anvil cell using synchrotron radiation with

       two diffraction geometries. Pure and Applied Geophysics, 1993,141:409-519。



苏文辉研究组回应嵇少丞教授在“简评《科学时报》两次关于柯石英形成条件的报道”中的问题
      嵇少丞教授在科学网的博文1,2上,两次对我们质疑地表柯石英形成机制的“地球板块折返假说”进行反质疑。同时建议在3月2日于中国地质科学院地质所大陆动力学重点实验室会议室,请超高压变质岩方面做过许多工作的许志琴院士和金振民院士主持柯石英形成条件及其地质意义进行一次面对面的的公开论战会3。我们赞赏主流派提出面对面公开论战的建议,期待会议的召开(然而,至今,3月2日早己过去,还没有得到邀请信息,但愿今后会有新的时间表出台); 我们也赞赏嵇少丞教授在科学网博文中引用数据讨论问题的方式。

我们不是地学学科的,不知地学界历史与现在的是非恩怨;我们介入争论,纯属为学术。我们是从事高温高压物理学的,当我们把研究目标转向地球这个天然高温高压系统时,与地学学者就结成了为一个共同目标而站在一个战壕里的战友,我们十分尊重和钦佩广大地学学者对国家和学科的重大贡献。然而,对重大的学术问题有不同观点是正常的。有学术争论,才会有创新,才会有科学的进步。

学术争论时,对长期在一种主流观点指导下工作而听到不同争鸣意见而说出几句不愉快的话,是可以理解的,也是可以谅解的。但是,争论,不能骂人,骂谁都不好; 争论,不要盛气凌人,不要冷嘲热讽。学术争论,切忌感情用事。学术争论,首先需要有双方互相学习互相切磋的过程,先要理清对方理清自己的问题,然后针锋相对,凭数据,亮观点;摆事实,讲道理;比科学,找真理。傲气和嘲讽,有损学者风度,与真理无缘。轻率讥讽他人为笑料,谨防最终被人笑。提出这些,愿争论双方共勉。

    嵇少丞教授在科学网的博文1,2上,引用数据绘制了一张图(见下),提出了许多问题,现回复如下。

1.   首先必须指出,嵇少丞教授没有把我们的2.0GPa,320℃的柯石英形成压力条件4(石英原料经球磨预处理后再用此静压条件合成)绘入图中。所以,从图中比较,S05-09都在前人结果(直线) 之上,得出了否定“高能机械球磨(预处理)能使α-石英转变成柯石英的压力和温度大大降低”的结论。现用红色※号把2.0GPa,320℃标在图中下部,才是全图最低的数值! 由此可见,嵇教授是在未考虑该数据情况下得出的不正确结论;由此导出的其它结论也是不正确的。删除关键数据,不管有意或无意,都是不应该的。

2.   嵇教授图1中给出的是“试样中柯石英形成的最小压力(GPa)和温度(ºC) 的关系”。实际上,合成柯石英的石英原材料的状态配比环境合成模式与条件的不同,合成柯石英的条件都不尽相同4 ; 不经具体分析和区分,也不管是平衡非平衡、热力学还是动力学,把仪器观测到的“表观形成压力”4统统看作柯石英的“最小”形成压力,混淆了一些基本概念,简单、表面地作比较,冒然得出的结论,是靠不住的。

图1. 试样中柯石英形成的最小压力(GPa)和温度(ºC) 的关系。静压条件下,苏文辉研究组的实验结果(S05-09)与前人实验结果的比较。A79: Akella (1979);BB82:Bohlen and Boettcher (1982); BG95:Bose and Ganguly (1995);Coes53:Coes (1953);G03: Gasparik (2003);G72: Green (1972); H98:Hemingway (1998);HT94: Hirth and Tullis (1994); KK64:Kitahara and Kennedy (1964): MM80:Mirwald and Masone (1980)。

3.高能机械球磨预处理的影响比较,应在完全相同的状态和条件下进行有、无高能机械球磨预处理的比较。嵇教授把它与不全同甚至完全不同的状态和条件下进行比较,标准不一致,显然欠妥。

4.嵇教授说,“如果说苏文辉等的球磨过程有什么作用的话,那么就是造成SiO2材料的Fe污染,这可能会迟缓在静高压时柯石英的形成。”2既然嵇教授读过我们的文章,一定看到论文的数据5。未经高能机械球磨预处理(tmil = 0 h)的a-石英,在4.0 GPa,923 K, 30 min条件下不形成柯石英;但经高能机械球磨预处理tmil = 15 h,对应于晶态和非晶态之间的中间亚稳态(相)的a-石英样品,很容易转变成柯石英,条件为3.0 GPa,923 K,< 1 min,比通常的柯石英合成条件(3.5-6.0 GPa,1273-1473 K,2-48 h)的压力和合成时间低和短很多5

嵇教授由于删除关键数据,未区分一些易混淆的基本概念,比较标准不一致,三者导致了不正确的认识; 据此现在又进一步推论,是由于“球磨过程造成SiO2材料的Fe污染可能迟缓在静高压时柯石英的形成”,对“球磨作用”的看法,既缺乏根据,也与上面实验事实不符。错上加错。

5.嵇教授对球磨作用具体形式的理解,“这些岩石中矿物晶粒之间并不存在像在球磨罐里石英颗粒与钢球之间那种松散的空间关系、巨大的活动空间以及长时不断地彼此高速碰撞的剧动过程1, 2 ”,以及球磨作用本质的理解,都有待商榷。

    本集体曾研究过机械球磨的作用机制. 发表了20多篇论文,认识到在高能机械球磨的过程中,由钢球碰撞所产生的局域高压和局域高温可分别达到3.0-6.0 GPa和600-900 K,或者更高(1750 K),而且由于具有三维的微小振动,钢球间的高速碰撞既会产生正压应力也会产生剪切应力。 对比地球板块碰撞和机械球磨碰撞两类现象可以发现,虽然地球的板块碰撞和实验室中的机械球磨碰撞在空间尺度和碰撞速度上有很大的差异,其具体的碰撞方式也不尽相同,但是. 二者的温度和压力(包括正压和剪切应力)具有的局域性和剪切应力具有的重要作用是其共同的特点。 通过它们的相似性,可以尝试把这两种看起来似乎很不相同和没有关联的碰撞现象相互联系起来,利用机械球磨来研究地表柯石英的模拟合成,其可行性和效果可由实践来检验。我们引入机械球磨对α-石英原料进行预处理(注:相当于对石英施加碰撞挤压剪切,而不是让石英的晶粒间彼此高速碰撞!!),然后再对球磨预处理后的材料再进行静高压高温合成,于是提出一个机械球磨和静高压合成相结合的实验室模拟地表柯石英的两步实验法5,突破了思想障碍,避开静动压相结合仪器制备的困难,使地表柯石英的实验室模拟合成变成可能。

研究得到了意想不到的结果5。 利用我们提出的实验室模拟地表柯石英合成方法获得的柯石英的Raman谱,是迄今为止获得的谱峰最完全的柯石英Raman谱,涵盖了天然的和前人人工高压合成的柯石英的谱峰数目:比在意大利和挪威发现的天然柯石英的多一条谱线,与在中国和南非发现的天然柯石英的一般多,而比前人,Mirwald 的静高压合成的柯石英多了5条谱线。实践是检验真理的唯一标准。由于抓住了两类碰撞现象的相似本质,考虑了局域动压和切应力,所以获得了比前人不考虑这些因素而只考虑静高压的方法所得的结果更加完善更加接近实际;同时也可以证明,利用高能机械球磨方法对a-石英起始粉末进行预处理,然后进行静高压后处理,是一种在实验室模拟地表柯石英合成的简单有效的物理方法。当前,仅就这一发现的事实,不管你如何看待机械球磨的具体形式,都无法颠复“发现本身”。

    透过现象看本质。高能机械球磨的局域高压高温和剪切力的局域动态碰撞作用,使a-石英从晶态向非晶态转变(局域动态碰撞导致非晶化!),不稳定性也逐渐增强,其间出现的中间“亚稳态”或“亚稳相”,使a-石英到柯石英的转变与路径有关,是一个动力学问题;它可以降低柯石英的静高压最小合成压力,其原因是降低了柯石英的形核势垒,促进了静高压致非晶晶化作用;同时促进无需长程原子扩散的同素异构转变短程原子迁移,降低所需的非晶晶化温度。动态碰撞作用,中间亚稳态(相)的存在,不仅降低了柯石英的静高压最小合成压力,还大大缩短了合成时间,使柯石英由长时间的“静高压变质作用”向短时间的“冲击变质作用”转变4,5。进一步,可用能量状态转变示意图和Gibbs自由能变化公式,对非晶晶化产物、转化模式、以及非晶晶化温度变化作判断4,解释看似不好解决的疑难问题,具有普适性。

    嵇教授对球磨作用具体形式的理解,少见而特殊,误导了网友的讨论,也搅乱了自己的思维。

6.有关我们提出的非板块折返的地表柯石英形成机制4,5,可以简称为“小尺度不均匀局域高压微区模型或假说”,概括起来是: 地表中因组成物质、应力的不均匀性和小面积作用原理,可形成许多小尺度不均匀局域高压微区。对于那些局域高压微区的压力大于柯石英最小形成压力Pcoe.min的微区,“无需”经过板块折返,即可形成柯石英。对于那些局域高压微区的压力 < Pcoe.min的微区,“无需”经过板块折返,它们在造山带的断裂带剪切带中,受外界因素(如地震波和/或局域挤压剪切力,等)的影响,也容易形成柯石英: 1) 对于近震源范围的微区,地震冲击波压力可近3.0 GPa,可能使微区的石英转变成柯石英; 对于远离震源范围的微区,地震冲击波压力迅速减小,但是如果存在非稳状态的微区系统,因地震冲击波的触发而导致微区失稳,形成柯石英也是有可能的。2) 有后续发生的局域碰撞挤压剪切力的作用,使微区的P > Pcoe.min,则可形成柯石英。3) 由1)和2)混合的情况。因小尺度不均匀局域高压微区形成柯石英假说可以顺利解释很多天然地表柯石英的特征,所以认为是可能性最大的地表柯石英形成机制。至于地球板块折返,它是一种能量变化很大、运动空间很大的小机率大事件,在未能找到可信的驱动力,遵守能量守恒证据,可以解释天然地表柯石英的特征,排除压力与地球深度换算,以及减压降温过程柯石英变成石英的速度大大高过折返速度的的困难以前,虽说可以解释地表柯石英的形成,但只能是一种可能性非常非常小的机制。

在地表柯石英形成机制上,嵇教授对我们提出了三点质疑: 1) 根据他所列图中数据,否定“高能机械球磨(预处理)能使α-石英转变成柯石英的压力和温度大大降低”的结论,从而否定小尺度不均匀局域高压微区机制,这点上面己经辩驳,无需重复。2)他在引用我们“新机制”系指“地表柯石英无需经过板块折返,而可以通过强地震波和/?较大的区域应力作用于地表石英而形成时”, 在“ ? ”处少了一个“或”字,而在方框中把“局”字改为“区”字。这样一丢一改,把两种机制改成只有地震波一种。而“迄今没有任何证据证明地震能使地表岩石中的石英转变成柯石英”,于是什么机制也就没有了(?!)。实际上,冲击波的作用机制是引入动态碰撞预处理后导致了缩短合成时间,发现柯石英由长时间的“静高压变质作用”向短时间的“冲击变质作用”转变4,5后的一种逻辑性预言机制,虽然人们尚未注意研究,但并不一定不存在。由此通过“文字删改”进而把另一种局域高压微区的主要机制抹煞掉,像这样的争论,是没有学术意义的。事实上,局域高压微区的主要机制的可实现性是很大的,由增强因子的变化即可证明4 。3)“他们的假说解释不了柯石英的寄生岩石—榴辉岩相超高压变质岩的成因,这些岩石中矿物晶粒之间并不存在像在球磨罐里石英颗粒与钢球之间那种松散的空间关系、巨大的活动空间以及长时不断地彼此高速碰撞的剧动过程”。嵇教授对球磨作用具体形式的特殊理解,如上面讨论过的,确实难于理解新的机制。这里只想提醒一点,我们的新假说不仅适于包裹体,也适于非包裹体; 不仅可以解释人工合成的情况,也可以解释天然矿物的情况。文献6报导了新近意大利和法国联合研究小组R.帕尓墨利等科学家7,利用阴极发光、喇曼谱、显微镜和同步辐射原位显微x-射线衍射方法,研究了天然的不同榴辉岩中石英单晶包裹体的样品(产自南极洲兰特曼地区),“首次报导了在深层产生的地表岩石(榴辉岩)中石英的压致非晶化现象”。他们说,“在我们的解释中得益于你们发表的论文,Su et al.,PRB, 2006 8,有关石英非晶化和柯石英形成的实验研究。我们的发现实际上会变成你们的假设的第一个天然矿物的实证。”证实了我们提出的柯石英形成新机制的正确性。嵇教授不应该迴避R. Palmeri这篇论文7

过去,人们用很多国内的地质资料去论证源于国外而存在不少问题的地球板块深折返假说; 现在,国外把许多资料用来证明源于国内的非主流的新假说。我们希望主流非主流观点学者能够互相学习,找到我国有自已原创性的新学说。

7.   嵇教授还提出了一些其它问题,涉及引用他人的工作,这里不作讨论。但有一点,他说,“迄今为止,世界上尚没有发现“岩石塑性变形能产生矿物非晶化”的确凿证据2 ”。事实上,早在10多年前,就己有矿物塑性形变导致非晶区生长的在位观察报导,从事高温高压物理研究的人都知道。

8.   池顺良先生对我国地学界有关地球板块折返学说争论历史作了回顾,对争论的实质问题作了概括9。这些实质问题是折返观点非折返观点都需回答的共同问题。当前,地球板块深折返学说遇到了驱动力,能量守恒,地表柯石英特征,地球深度换算,以及柯石英变成石英的速度等的难题。希望能有机会与嵇教授进行面对面商讨。

9.   学术爭鸣,是一个严肃的问题。我们不仅支持面对面讨论,我们更提倡双方经过深思熟虑,写成学术论文,在正式学术刊物上交流商讨。

真理不怕爭论,真理越辩越明;真理将在爭论中显露出闪耀的光辉。

                      苏文辉研究组     2010-03-12于哈尓滨
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参考文献
1.      嵇少丞的博客,《科学时报》帮人抬轿闹出大笑话——简评《科学时报》两次关于柯石英形成条件的报道,科学网http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=293792, 2010-2-9 8:38:23。
2.      嵇少丞的博客,岩石糜棱化等同于非晶化?科学网http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=295985,2010-2-19 7:50:45。
3.      嵇少丞的博客,呼吁就柯石英形成条件及其地质意义进行一次面对面的论战,科学网http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=295790,2010-2-18 10:01:46。
4.苏文辉,刘晓梅,许大鹏,孙敬姝,张广强,刘志国,禹日成,姚立德,黄喜强,千正男,隋郁,吕喆,王巍然,薛燕峰,邢淑芝,柯石英最小静态形成压力与地表柯石英形成新机制及其地学意义. 自然科学进展,2009,159(7): 730-745。
5. 苏文辉,刘曙娥,许大鹏,王巍然,姚斌,郭星原,刘志国,钟正,一种由α-石英到柯石英转变的新途径. 自然科学进展,2005, 15(10): 1217-1222。

6.刘忠奎,好诚,地表柯石英形成新机制获实证. 科学时报,      http://www.nsfc.gov.cn/Portal0/infoModule_375/29051.htm,2009-12-22 22:18:54

7. R. Palmeri, M. L. Frezzotti, G. Godard and R. J . Davies,

Pressure-induced incipient amorphization of a-quartz and

transition to coesite in an eclogite from Antarctica: a first record

and some consequences, J. Metamorphic Geol., 2009, 27: 685-705。

8.Wen-Hui Su, Shu-E Liu, Da-Peng Xu, Wei-Ran Wang, Bin Yao, Xiao-Mei Liu, Zhi-Guo Liu, Zheng Zhong,Effects of local mechanical collision with shear stress on the phase transformation from a-quartz to coesite induced by high static pressure, Physical Review B,73(2006):144110,1-7

9. 池顺良,苏文辉挑战“大陆深俯冲”: 科学研究已进入大综合时代。科学时报, http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2010/1/226791.shtm2010-1-4 9:39:16

1. 苏文辉研究组回应嵇少丞教授,http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=302613

对《苏文辉研究组回应》的回应(2)对《苏文辉研究组回应》的回应(2)

《苏文辉研究组回应嵇少丞教授》(http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=302613)一文有这么一段话:“首先必须指出,嵇少丞教授没有把我们的2.0 GPa,320 ℃的柯石英形成压力条件(石英原料经球磨预处理后再用此静压条件合成)绘入图中。所以,从图中比较,S05-09都在前人结果(直线) 之上,得出了否定“高能机械球磨(预处理)能使α-石英转变成柯石英的压力和温度大大降低”的结论。现用红色※号把2.0 GPa,320℃标在图中下部,它才是全图最低的数值! 由此可见,嵇教授是在未考虑该数据情况下得出的不正确结论;由此导出的其它结论也是不正确的。删除关键数据,不管有意或无意,都是不应该的

现在就让我点评一下苏文辉教授等用“红色※号”标出的数据(2.0 GPa,320℃的柯石英形成条件)如何“关键”? 究竟谁在“得出的不正确结论”与“误导读者“?

苏文辉,刘曙娥,许大鹏,孙敬姝,张广强,禹日成,姚立德,黄喜强,千正男,惰郁,吕喆, 王巍然,刘志国,王巍然,辟燕峰,邢淑芝(2009, 自然科学进展,Vol.  159, No. 7, 730-745)以纳米α-石英与碳纳米管为原始材料,两者按85:15的质量比混合,球料质量比15:1,球磨罐转速为600 r/min, 球磨40小时后,在2.0 GPa、593 K、40 分钟条件下进行合成,尽管在XRD谱上见不到柯石英的特征谱线,仅见非晶SiO2和α-石英的谱线,苏文辉教授等(2009)还是武断地认为其合成的产物就是柯石英。苏文辉教授领导的研究组既然想要挑战地质学的关键性问题,就必须客观的模拟地质事实及其形成的条件。凡对地质学有些基础知识的人都会认为,苏文辉等上述的实验所用的初始材料和实验条件在自然界——地壳和上地幔中是没有代表性的,所以其结果也是没有实际意义的。苏文辉教授等(2009)在写《回应》一文时,可能已经忘记他们在2009这篇文章里曾经还写过的话:“……而对于那些在静水压或准静水压作用下的的单质石英完全转变成单相柯石英的‘表现’压力,才是真正反映石英稳定转变成柯石英的Pcos. Min”(即柯石英形成的最小压力,739 页)。既然苏文辉等(2009)实验使用的是双相混合物,而不是“单质石英完全转变成单相柯石英”的过程, 其相转变的‘表现’压力并不能代表或真正反映石英稳定转变成柯石英的Pcos. Min。基于上述所有的原因,“2.0 GPa、593 K”的数据未被包括到我画的图中。

苏文辉教授等在《回应》中硬要将自己未经证实的双相混合物中柯石英“2.0 GPa、593 K”的“形成条件”与前人“单质石英转变成单相柯石英”的实验结果相比较”在这种情况下必然“得出的不正确结论,由此导出的其它结论也是不正确的”。苏文辉研究组这么做,无非就是,瞒天过海,试图误导读者(绝大多数外行读者不会去看原文),“不管有意或无意,都是不应该的苏文辉教授的研究组这么做,不正是”不考虑实验原材料的成分、状态、合成条件”,“不经具体分析和区分,也不管是平衡非平衡、热力学还是动力学,把仪器观测到的“表观形成压力”统统看作柯石英的“最低”形成压力,混淆了一些基本概念,简单、表面地作比较,冒然得出的结论”吗?(注意,本文引号中文字是苏文辉研究组《回应》中送我的,其实学术讨论口气应更缓和些,声大不一定就有理。《回应》也可能是别人代写,并不代表苏文辉先生及其研究组主要成员的意思,否则也太丢脸了,连最基本的事实都不顾,这样的“学术讨论”还有什么意思?

在“简评《科学时报》关于柯石英形成条件的报道“(http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=293792)博文中,我曾说道:“在一系列论文中,苏文辉教授的研究组宣称, 他们的实验证实高能机械球磨能使α-石英转变成柯石英的压力和温度大大降低。然而,详细地将他们的实验结果和前人静压实验的结果[例如,Akella (1979),Bohlen and Boettcher (1982),Bose and Ganguly (1995),Gasparik (2003);Green (1972); Hemingway (1998);Kitahara and Kennedy (1964): Mirwald and Masone (1980)] 比较后不难发现,苏文辉教授研究组的宣称与事实不符,故以上述宣称为基础的相关结论亦不成立”。

对上述责疑,事实根据俱全,白纸黑字,不容抵赖。苏文辉研究组在《回应》”中想赖是赖不掉的,利用“回应”抵赖,只能“错上加错”。现在,就让我引他们自己公开发表的“论文”中的段落来说明这个问题,也就是以其矛击其盾。

苏文辉刘曙娥许大鹏王巍然姚斌郭星原刘志国钟正2005)在“一种由α-石英到柯石英转变的新途径”(《自然科学进展》第15卷第10期, 1217-1222)中写道:“从本文的柯石英合成条件(即机械球磨后)看,其压力与温度(3.0 GPa和923 K)比文献【1】(即Coess, Science, 1953, 118, 131-132)的压力和温度(3.5 GPa和773-1073 K)低的事实看, 作为一种可能的地表柯石英的形成机制, 如果沿袭传统的板块折返假说,这里的合成压力和温度比过去的条件【1】低, 所推测的板块俯冲深度和地表柯石英的出产深度应比过去推测的浅约20 km”。

类似的断言在苏文辉等(2005)“论文”的Abstract和 Conclusions又反复强调,例如,“静高压合成柯石英的压力和温度的实验条件是提出地球板块折返假说的基础。然而, 静高压没有反映局部碰撞和剪切应力的因素。本文考虑了这些因素, 提出了一种利用高能机械球磨与静高压相结合的, 可以模拟地表柯石英合成的实验室研究方法,发现了存在一个机械球磨时间阈和一种由机械碰撞引起的α-石英中间亚稳相, 其静高压致晶化成柯石英的条件为3.0 GPa, 923 K, 小于1.0 min。沿袭传统的板块折返假设, 对应此条件的板块俯冲深度应比Coes的结果浅20 km”。

刘曙娥许大鹏刘晓梅苏文辉薜燕峰孙敬姝 (2006,高压物理学报, Vol. 20 (2), 163-171)在”地表柯石英的实验室模拟合成及其形成机制的研究”一文这样写的:“高压合成柯石英的压力和温度的实验条件是提出地球板块折返假说的基础, 然而, 静高压没有反映局部碰撞和剪切应力的因素,考虑这些因素,提出了一种利用高能机械球磨与静高压相结合的、可以模拟地表柯石英合成的实验室研究方法, 发现了一种由机械碰撞引起的α-石英中间亚稳相, 其静高压致晶化成柯石英的条件为3.0 GPa、923 K、<1.0 min。如果沿袭传统的板块折返假设, 对应此条件的板块俯冲深度应比Jr. L. Coes的结果浅20 km”。刘曙娥等(2006)的文章与苏文辉等(2005)文章几乎一样。

孙敬姝刘晓梅许大鹏苏文辉张国强王德勇王德(2006,高等学校化学学报, vol.27, No.11, 2022-2025)在“高压变质二氧化硅矿物的合成及表征”一文中写道:“根据高能机械球磨与地球板块碰撞之间具有的碰撞局域性和剪切应力相似的特点, 采用高能机械球磨和静高温高压技术, 以α-石英与石墨混合粉末为原料, 提出了人工合成地表柯石英的一种新方法. 利用高能机械球磨制备了α-石英和石墨纳米非晶混合粉末, 其高温高压合成柯石英的最低条件是970 K和3.7 GPa”。

苏文辉,刘曙娥,许大鹏,孙敬姝,张广强,禹日成,姚立德,黄喜强,千正男,惰郁,吕喆, 王巍然,刘志国,王巍然,辟燕峰,邢淑芝(2009, 自然科学进展,Vol.  159, No. 7, 730-745)在“柯石英最小静态形成压力与地表柯石英形成新机制及其地学意义”文章有说:“利用经过6 h 高能球磨后具有中间亚稳相麟石英的α-石英粉末样品,进行静高压合成…….形成单相柯石英(……)的最低条件为3.0 GPa, 970 K,最低的合成时间为1 min,最低合成压力与文献【1、2】的3.0 GPa一致,比Coess【3】的低0.5 GPa” (733-734 页)。

在739页, 苏文辉教授等又写道:“由于石英出现了从晶态向非晶态转变的中间亚稳’态’(‘相’), 可以降低柯石英的Pcos. Min (即形成柯石英的最小压力), 比静水压或准静水压下的柯石英Pcos. Min约低0.5 GPa, 即Pcos. Min 在3.0 GPa附近(见文献【1、2】及本文前面提供的数据)”。同一页上,苏文辉等还写道: “……而对于那些在静水压或准静水压作用下的的单质石英完全转变成单相柯石英的”表现“压力,才是真正反映石英稳定转变成柯石英的Pcos. Min ,这时,压力正是落在石英-柯石英P-T相平衡图上的柯石英稳定区的相边界上,如上面所述,石英转变成柯石英的Pcos. Min 应为3.0-3.5 GPa”。在740页上,苏文辉等接着写道:“因此,考虑到各种因素的影响,石英-柯石英的Pcos. Min 的变化不会太大”。“考虑不同因素的影响和已有的数据,石英-柯石英的Pcos. Min 处在2.8-3.5 GPa范围是比较合理的”。

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苏文辉教授等(2009)在735页还写道:“纳米SiO2原粉在2.0-3.3 GPa,593-1473 K条件下晶化成六方a-石英单相,没有柯石英生成;在3.5 GPa,593 K时晶化成a-石英单相;863 K时晶化成a-石英和柯石英混相,主相为a-石英;1073 K以上晶化成柯石英单相。在3.9 GPa,463 K时纳米SiO2没有晶化,仍保持非晶态;523 K时晶化成a-石英和柯石英混相,593 K以上晶化成柯石英单相。而在4.2 GPa压力下,纳米SiO2晶化成柯石英所需的温度更低,463 K就变成单相的柯石英。这里,对纳米SiO2粉体为起始原料,不用任何催化剂的情况,在4.2 GPa,463 K下就能得到单相的柯石英,得到了比以往文献报道都低的柯石英最小合成温度。同时也给出了最低合成压力为3.5  GPa,所需的最低合成温度为863-1073 K的形成条件。这时,纳米SiO2晶化成单相的柯石英”。“上述实验结果表明,在2.0 GPa,1073 K温压条件下得到的样品是含有某种亚稳相的a-石英,尚未形成柯石英;但在3.9 GPa,593 K下才合成了单相的柯石英”。

上面这些文字正是出于苏文辉教授等人的手笔,其叙述明显地与苏文辉教授等在《回应》一文“2.0 GPa, 320℃才是柯石英形成的最低条件”的说法自相矛盾,自打自嘴巴。

苏文辉教授等的柯石英合成压力与温度(3.0 GPa和923 K)比前人[例如,Akella (1979),Bohlen and Boettcher (1982),Bose and Ganguly (1995),Gasparik (2003);Green (1972); Hemingway (1998);Kitahara and Kennedy (1964): Mirwald and Masone (1980)静压实验的结果还高,比较表明,苏式机械球磨作用对柯石英合成压力提高了而不是降低了。此外,Coes(1953)使用的材料是硅酸钠和磷酸氢二氨在静压3.5 GPa、温度1023 K 保压保温15个小时合成了柯石英。而苏文辉教授等使用的是被Fe污染的石英粉末,两家的初始材料不一样,实验结果怎好相互比较呢?苏文辉教授等明知有Akella (1979),Bohlen and Boettcher (1982),Bose and Ganguly (1995),Gasparik (2003);Green (1972); Hemingway (1998);Kitahara and Kennedy (1964):Mirwald and Masone (1980)静压实验的结果,但在其文章中为啥不与之比较呢?本来没有"创新",于是如此这般就有了"创新"。这样的"创新"是见不得光的。

由此可见,苏文辉教授研究组的《回应》一文,有些弄巧反成拙了。到此,读者不难看出谁“应该”、谁“不应该”, 谁“科学“,谁“不科学”了。





1. 柯石英形成试样的实验压力(GPa)和温度(ºC) 条件苏文辉教授研究组的实验结果(S05-09)与前人静压实验得出石英-柯石英相变边界的比较。A79 Akella (1979)BB82Bohlen and Boettcher (1982) BG95Bose and Ganguly (1995)Coes53Coes (1953)G03 Gasparik (2003)G72: Green (1972); H98Hemingway (1998)HT94: Hirth and Tullis (1994); KK64Kitahara and Kennedy (1964) MM80Mirwald and Masone (1980)。红点数据是有问题的、未经证实的,苏文辉教授等(2009)以纳米α-石英与碳纳米管为原始材料,两者按85:15的质量比混合,球料质量比15:1,球磨罐转速为600 r/min, 球磨40小时后,在2.0 GPa、593 K、40 分钟条件下进行合成,在XRD谱上见不到柯石英的特征谱线,仅见非晶SiO2和α-石英的谱线。苏文辉教授等球磨预处理的单质石英向单相柯石英转变的压力条件都高于前人在静压下确定的临界压力条件,说明所谓创新的“苏式球磨降低柯石英形成压力”并不成立。


再答苏文辉研究组再答苏文辉研究组-
苏文辉研究组昨天又发表了一篇博文——《回应嵇少丞教授(二)>。“苏文辉研究组”里究竟包括了什么人?为什么都缩头缩脑的不露出真实姓名来,既然在学术讨论过程中,可以“互相学习,互相切磋,取长补短,探索真理”, 《回应嵇少丞教授》之一、之二的作者们不要把“苏文辉研究组”当作一块“遮羞布”,应该勇敢地扯掉它,大大方方地著上自己的姓名,为自己所写的文字负责,让学术争鸣在阳光下进行。既要发表观点,却又不敢亮出作者们的真名实姓,的确有些猥琐,让人会联想起文革中那个清华、北大两校的大批判写作组——梁效,又会让人想起恐怖故事中作恶端多的无头鬼,既然无头,也就无脸,无五官,即使你看见他们在做坏事,也无法看见他们的真面目。
苏文辉教授的研究组过去几年在不同学术期刊重复或反复发表了一系列论文,企图说明“地表柯石英无需经过板块折返,而可以通过强地震波和/或较大的局域应力作用于地表石英而形成。对于地表中处于失稳的局域状态的石英,即使不大的地震波和/或较大的局域应力也可能触发而起作用导致柯石英形成”。苏文辉教授等由于缺少必要的地质学的最基本的知识,错误地把柯石英形成看成是地表过程,荒唐地把作为矿物显微包裹体存在于超高压变质岩中的柯石英说成是“地表柯石英”,此等错误虽然低级,可惜他们并不自知。正如,我在之前博文中所说,苏文辉教授等的假说解释不了柯石英寄生岩石——榴辉岩相变质岩的成因。他们的球磨作用没有也无法模拟自然界造山带山根深处客观的地质事实和物理化学条件,超高压变质岩中矿物晶粒之间也不存在像在球磨罐里石英颗粒与钢球之间那种松散的空间关系、巨大的活动空间以及长时不断地彼此高速碰撞的剧动过程。没有任何确凿证据证明地震包括file:///C:/DOCUME~1/SHAOCH~1/LOCALS~1/Temp/msoclip1/01/clip_image002.gif8级的特大地震能使地表岩石如花岗岩、花岗闪长岩和砂岩中的石英转变成柯石英。苏文辉等在两面顶压力机上做的高压试验亦非各向同性的静压环境,即使未经球磨的石英的结果和前人静压试验的结果也无法对比,试验结果缺少必要的重复性,还可能有压力标定等方面问题。苏文辉等实验设计极不合理,严重脱离客观地质事实。起始材料非晶化和颗粒细化能减少柯石英在相同压力温度条件下形成所需要的时间,这也不是苏文辉等首次发现,这是日本学者Manabu Kato et al. (1975)在Japanese Journal of Applied Physics (Vol., 14, No. 2, 181-183)早就做过的工作。苏文辉等在两次回应中都极力回避我所提的关键性问题,而是反复纠缠一个漏字和一个误打的字以及其他鸡毛蒜皮,这不是学者在学术讨论中应具的正确态度,这么做无非是想掩耳盗铃罢、混水摸鱼、骗取非专业读者的同情。
对于苏文辉教授等与地质事实和物理化学条件毫不相干的“试验”及其所谓“成果”,一直渴望创新、具有“一见到创新思想就立马要应用”光荣传统的中国地质学界这一次却表现出罕见的冷漠。苏文辉教授等2005年发表于《自然科学进展》那篇文章至今没有一篇SCI文章他引过(这在超高压变质岩研究领域里的确是十分罕见的现象,说明广大地学工作者有是非辨别能力的)。Su et al. (2006)文章是其2005文章的英文版,至今也就被SCI他引过一次,即Palmeri et al.(2009)。其实,这篇文章与苏文辉教授等讨论的内容并非一回事,彼此没有验证性,苏文辉教授等在《回应》和以前接受新闻采访中把Palmeri et al. 文章和个人邮件硬拉过来,往自己脸上贴金,把一篇在科学立意上很成问题的文章吹成“是有重要原始创新的科学发现”,“将会对固体地球物理学说产生深远影响”。“过去几十年来,地球板块折返假说一直是解释地表柯石英形成机制的唯一主流学说苏文辉教授领导的研究组“挑战了过去的传统假说”(否定了主流学说),“提出了独到的全新假说。“提出柯石英形成新机制”,“是有重要原始创新的科学发现,挑战中国乃至世界‘大陆动力学研究的热点’——‘地球板块折返’假说”,大陆深俯冲”假说将如何应对?”(“国中(内)无人”)“ 中国人沉睡了数百年后醒来,发现科学高地上已盖满各式西洋建筑。中国科学要想在剩下不多的地盘上有一席之地,就要研究如何适应大综合时代的要求。国家自然科学基金设立非共识项目,非地质专业的苏文辉研究组得到基金支持,取得有重大意义的研究成果,成为自然科学研究大综合的范例”。“过去,人们用很多国内的地质资料去论证源于国外而存在不少问题的地球板块深折返假说; 现在,国外把许多资料用来证明源于国内的非主流的新假说(即苏文辉教授等的球磨降低柯石英形成压力说)”。看看,苏文辉教授等所说的“目空一切的人”、“老子天下第一”,不正是他们自己吗?岂止“国中(内)无人”,更是“国际(国外)无人”,全中国和全世界地学界成千上万科学家几十年来全部地、统统地傻瓜,不知柯石英的成因,以前你们发表的几千篇论文全部垃圾、搞错基本事实,只要伟大的苏文辉教授等人,在哈尔滨这座美丽的城市作出惊世的伟大成果。
牛皮就像肥皂泡,越吹越大,最大之日正是它破灭之时。苏文辉教授等的自吹自擂,并不高明,早已让地学界同事们十分反感。有的人就是看到上述不知天高地厚式吹嘘之后才去研读他们文章的,结果大失所望,惊呼“这搞的什么科学研究?解决不了任何地质问题”。人们感觉,苏文辉教授等做学问还是低调的好,如果不自吹自擂 ,不“老子天下第一”,不“目空一切的”话,不贬低国内外几代科学家的科研积累,别人也不会盯着你们那些“不能推敲”的文章,也就没有人会花宝贵的时间去揭丑。
Philip Plait说伪科学具有一个共同的特点:缺乏正确的科学思想,没有严谨的调查,拙劣的实验控制,槽糕的研究方法,没有经过审慎的思考,而又非常急于出大成果、仓促地得出结论,他们的结果不是为了求真理,而是为了新闻效应,博得不懂行人廉价的喝彩。硬把无关的东西联在一起,看起来很华丽,其实毫无道理。
我可以负责任地告诉苏文辉教授和他的研究组所有成员,地学界有真才实学的变质岩学家和构造地质学家们都不会相信你们那些所谓“成果”,你们的这些成果注定要成为可怜的笑料。所以,奉劝你们,“如能在关键时刻认识和承认自己的不足,还是能够免除最终被人笑的困境,但是时间不多,勇敢面对自己吧!”
{注1] 我和另外两位同事共同讨论苏文辉等系列文章的文章已于2月份投相关学术期刊,正在审稿中。
【注2】本文采用苏文辉等《回应》的笔法和语气,引号之中语句出自苏文辉等人文字。
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附件1-转载mirror的博文
mirror - 不能以为叫“科学网”就当然可以讨论学术问题
不能以为叫“科学网”就当然可以讨论学术问题。 (1518 bytes)
Posted by: mirror
Date: March 18, 2010 05:59AM

临床医生与病理医生吵起来了。争论的焦点是凭这个球墨实验的结果是否可以推翻一个什么“假说”上。按说这类争吵在网上是扯不清的。很有些象国人的夫妻吵架,非要到大街上吵,要街坊邻居“评理”。这个习俗很不好。

一般来说,在专业里面都不太怀疑做实验的报告。包括“常温核聚变”这么不靠谱的事情,因为实验上没有什么破绽,一样可以发论文。在看到这篇回应之前,镜某是按“一般”情况理解苏文的。但是看了苏文辉研究组的这篇回应[www.sciencenet.cn],镜某却感觉到有些“异常”了。

引用:苏文辉研究组回应嵇少丞教授:
事情是这样的,我们为了验证“小尺度不均匀局域高压微区模型”,选择了“表观压力”远离相边界而比己有文献数值都低的条件下,在XRD观测不到柯石英的情况下,再用高分辨电镜探查有无局域柯石英存在,结果我们观测到在2.0GPa,320℃条件下XRD见不到柯石英的特征谱线,仅见非晶SiO2和α-石英的谱线,但高分辨电镜却发现了尺度为20 nm的柯石英晶格像,(其)结果登在文献4后面的742页图20上,

之所以感到“异常”,是因为这里指的“高分辨电镜”大约是TEM。在不知道有没有柯石英的情况下就敢上TEM,而且居然就看到了一个20nm的柯石英晶格像,应该是相当有“福气”的事件了。退几步说,如果在XRD观测到柯石英相的情况下,用平均的环境条件去适用于生成柯石英的条件是很合理的事情。而在看不见XRD的相谱,仅仅是凭借TEM看到了一个20 nm的柯石英晶,就把平均的环境条件适用到这个区域上,显然是过于“急躁”了一些。

既然是标榜“高压物理”的背景,那就对不住镜某要严格要求了:拿出来压力变化下的XRD谱线变化的数据比任何语言、辩论都有说服力。出现柯石英晶谱线的那个压力和温度才是值得相信的相变条件。这样的实验在今天作也不是很困难吧?
http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?1,62479,62479#msg-62479

"在不知道有没有柯石英的情况下就敢上TEM"是什么意思? (324 bytes)
Posted by: 吴礼
Date: March 18, 2010 07:02AM

TEM有危险吗?成本?损坏样品?造成爆炸?

从你的引用看,我猜作者的意思是:平均环境条件不足以产生晶体,但可能形成局部的“高压微区”而产生小尺度的晶格。这个论断本身我看不出什么问题啊。当然这是否能支持原论文的结论,我就不知道了。

如果作者的结论是形成很小尺度的晶格结构,为什么你还要求使用没有空间分辨率的XRD作为探测标准呢?


TEM比较费事。除非他们有自己的设备和人员专作这个。 (961 bytes)
Posted by: mirror
Date: March 18, 2010 07:47AM

一定有的东西,技工可以为你找。不知道有没有的东西,找起来就费力气了。而且能看出来是某种晶体的结构,应该是很有水平的技术人员了。这样有水平的人员不会去冒风险找不知道有没有的东西。

比起TEM电镜实验来,X光衍射谱是个十分简单的实验。有个百分之几的含量,应该可以测出来有还是没有了。感觉“异常”的是:在简单方便有感度的方法没有结果的情况下,如何能下决心作复杂难度高的实验、并且还有结果了呢?
引用:第一篇回应中他们说:
文献6报导了新近意大利和法国联合研究小组R.帕尓墨利等科学家7,利用阴极发光、喇曼谱、显微镜和同步辐射原位显微x-射线衍射方法,研究了天然的不同榴辉岩中石英单晶包裹体的样品(产自南极洲兰特曼地区),
这是个非常常规的做法。请注意,其中没有TEM的工作。“显微x-射线衍射方法”是为了提高S/N,让微小的晶粒也可以被看到。这个技术大约能看到万分之一或者是更少的含量吧。
“要求使用没有空间分辨率的XRD作为探测标准”是专业的标准。因为看实空间中的“原子图像”技术上难且不说,一般谁也说不清楚哪个是哪个原子、晶格,且电子束本身也有破坏性。而用XRD就没有这些问题了。

本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=304224
附件-2
苏文辉研究组回应嵇少丞教授(二)
—柯石英形成压力的比较标准与分析

最近嵇少丞教授接连发表两篇回应我们的回应(1)1 和回应(2)2, 我们再回应如下。

(一)   从两篇回应中我们高兴地看到了教授有三点悄悄的变化,应当表示欢迎:
(1)   “地表柯石英无需经过板块折返,而可以通过强地震波和/?较大的区域应力作用于地表石英而形成时”, ? 处少了一个“或”字,而在方框中把“局”字改为“区”字,见文献3,现在改正过来了。
(2)   把原“简评”中图1的标题“试样中柯石英形成的最小压力(GPa)和温度(ºC) 的关系改掉了,或许表明同意不能把“表观压力”都看成“柯石英形成的最小压力同时把图1的标题改成“柯石英形成试样的实验压力(GPa)和温度(ºC) 条件
(3)   对球磨作用具体形式的理解也在悄悄改变。

(二)       关于图1中的数据比较和分析问题
   (1)我们在文献3中指出嵇教授在图1中没有把我们的2.0GPa,320℃的柯石英形成压力条件4(石英原料经球磨预处理后再用此静压条件合成)绘入图中。嵇教授就用了很大篇幅,列出我们很多“在XRD谱上见不到柯石英的特征谱线,仅见非晶SiO2和α-石英的谱线”的话,并回应说“…….,基于上述所有的原因,所以,“2.0 GPa593 K”的数据未被包括到我画的图中”。实际上,是你没有看清楚,在你所引的话中,我们从未说产物是柯石英,何来“武断地认为其合成的产物就是柯石英?”又“何需考虑包括到你画的图中?”
事情是这样的,我们为了验证小尺度不均匀局域高压微区模型”,选择了“表观压力”远离相边界而比己有文献数值都低的条件下,在XRD观测不到柯石英的情况下,再用高分辨电镜探查有无局域柯石英存在,结果我们观测到在2.0GPa,320℃条件下XRD见不到柯石英的特征谱线,仅见非晶SiO2和α-石英的谱线,但高分辨电镜却发现了尺度为20 nm的柯石英晶格像,结果登在文献4后面的742页图20上,直到这个时候,我们才说该条件是形成柯石英的“表观压力”。说明嵇教授是没有看到,是无意的疏漏,而不是有意删除关键数据,不知不怪。如把该形成条件2.0GPa,320℃用红色※号标在你的图1中下部,它确是全图最低的数值! 但我们认为2.0 GPa不是形成柯石英的“最小压力”; “最小压力”应是大于“表观压力”2.0 GPa、320℃,而处在2.8-3.5 GPa之间。显然,这个数值是应包括在图1中的。
(2)嵇教授说“苏文辉等明知有Akella (1979),Bohlen and Boettcher (1982),Bose and Ganguly (1995),Gasparik (2003)Green (1972); Hemingway (1998)Kitahara and Kennedy (1964) Mirwald and Masone (1980)]静压实验的结果,但在其文章中为啥不与之比较呢?”那现在就比一比看。
     1) 我们的数据:未经高能机械球磨预处理(tmil = 0 h)的a-石英; 4.0 GPa,650 C, 30 min,不形成柯石英;
     但经高能机械球磨预处理tmil = 15 h,对应中间亚稳态(相)a-石英,转变成单相柯石英,3.0 GPa,650 C,< 1 min。5
2)   选图中BG95: Bose and Ganguly (1995):
       起始原料  a-石英 + 柯石英=1 :1 ; QC12, 2.88 GPa,700 C, 70 h, 获得90 % 柯石英。

    如何表述,如何比较??
        嵇教授认为: A.经高能机械球磨预处理的不能和未球磨预处理的相比而必需直接和BG95比(这个标准是很奇怪的!!)
        B. 只要被比较的数值高过图中的直线,就是提高了柯石英的形成压力,而不是降低了柯石英的形成压力。
        C. 因为经高能机械球磨预处理tmil = 15 h,对应中间亚稳态(相)a-石英,转变成单相柯石英的压力3.0 GPa, 大于BG95的2.88 GPa, 所以经高能机械球磨预处理的结果提高了柯石英的形成压力,而不是降低了柯石英的形成压力。(这个结论也是很奇怪的!!)
        争 议:我们认为 A. 首先经高能机械球磨预处理的应先和未处理的相比,这样,经高能机械球磨预处理的使形成单相柯石英的压力降低了1.0 GPa, 保温时间明显减小,由30min 变成< 1 min。5 经高能机械球磨预处理的样品,降低了柯石英的形成压力,大大缩短了合成时间,促进了柯石英的形成。
        B. BG95相比,只有在分析清楚条件异同情况下才能比较,不能简单表面地直接比较。嵇教授的比较法和结论是不正确的。
        C. 例如,BG95的起始原料为石英-柯石英(50%),当研究石英变柯石英时,己有的柯石英可起到籽晶的作用,所需压力应较低; 而我们是以纯石英为原料,直接转变所需压力应较高。BG95样品(a-石英 + 柯石英=1 :1)合成产物为90%柯石英,相当于只把50%的石英转变了40%,却需2.88 GPa,700 C, 70 h的条件;而我们经高能机械球磨预处理的纯a-石英,变成单相柯石英,只需3.0 GPa,650 C,< 1 min。如果要让BG95的合成条件温度降到650 C,估计压力需由2.88升到3.0 GPa以上; 如欲使合成时间由70h缩短到1h, 则压力将会大大超过3.0GPa,从而有可能大过经高能机械球磨预处理的纯a-石英变成单相柯石英的条件(3.0 GPa,650 C,< 1 min)。如欲使合成时间由70h缩短到1min, 在BG95的2.88 GPa下几乎合不成柯石英。所以,有高能机械球磨预处理的样品,仅用1min,3.0 GPa,就合成单相柯石英,大大缩短了合成时间,促进了柯石英的形成。这里也看到动态冲击预处理的重大作用及其与静态平衡或准平衡的重大差异,简单比较,容易出问题,特别是,高能机械球磨效果是动态非平衡的。嵇教授把前人静压准静压临界压力数据作为衡量不同情况各种压力,特别是包括高能机械球磨的动态非平衡效果的唯一判据,是不合适的。
    图1中列出的Akella (1979),Bohlen and Boettcher (1982),Bose and Ganguly (1995),Gasparik (2003)Green (1972); Hemingway (1998)Kitahara and Kennedy (1964) Mirwald and Masone (1980)]数据,因其样品组成和高压技术等的不同,很少或没能给出柯石英的最小形成压力,在没有具体分析清楚其异同,也是不宜简单表面地直接比较; 其柯石英的最小形成压力是需要仔细寻找的。
     (3)高能机械球磨预处理的影响比较,应在完全相同的状态和条件下进行有、无高能机械球磨预处理的比较。标准一致的比较,是科学工作者的共识。嵇教授只许把它与不全同甚至完全不同的状态和条件下进行比较,标准不一致,又不作具体分析再比较,显然欠妥。嵇教授一直迥避标准一致的比较。
    总之,我们与嵇教授的分歧是:
(1)   我们认为,石英的高能机械球磨预处理降低了柯石英的形成压力和温度,大大缩短了合成时间,是促进柯石英的合成。 而
   嵇教授认为,石英的高能机械球磨预处理提高了柯石英的形成压力,是迟缓了柯石英的合成。     结论完全相反!
(2) 分歧源于比较标准的不同。
        我们认为,首先应在完全相同的状态和条件下进行有、无高能机械球磨预处理的比较; 然后可在具体分析基础上进行与其它不同条件的样品进行有分析的比较,不能简单表面地进行数值的比较。
        嵇教授认为,不能(不让)进行完全相同状态和条件下的有、无高能机械球磨预处理的比较; 应把有高能机械球磨预处理的样品直接与图中下部直线相比较,高于直线之上的就是提高了柯石英的形成压力,延缓了柯石英的合成; 在直线之下的才是降低了柯石英的形成压力,促进了柯石英的合成。
(3) 上述(1)-(3)三种情况的任一情况,都可证明嵇教授的“机械球磨(预处理)提高了柯石英的形成压力,延缓了柯石英的合成”的结论是错的。事实很清楚,很容易判断。但是他不肯承认。他曾宣称,《科学时报》帮人抬轿闹出大笑话”,“大笑话”指什么呢?,“机械球磨(预处理)降低柯石英的形成压力和温度,缩短合成时间,促进柯石英的合成”的认识是“大笑话”。 他现在正骑在虎背上。认错了自己岂不成了大笑话!?鉴于这种情况,我们把这些材料公布,供众博主丶网友评判。

    (三) 嵇教授在回应(2)2中花费了很多笔墨的一个问题就是“既然你们老强调比较时要考虑原材料的成分、状态、合成条件的异同,那为什么你们很多地方总和Coes, Science,1953的原材料成分不同的结果相比?”(据其原意由我们编写的),并列举了我们发表论文中的话,并说“白纸黑字,不容抵赖”,“以其矛击其盾”。
2006年以前我们的工作集中在探索天然地表柯石英的实验室人工模拟合成上,引用对比数据都是入乡随俗,主要以Coes,1953文为准,因为它是板块深折返的根据。随着工作的深入,我们发现在很多文献中,人们比较合成柯石英的形成压力时往往未注意到石英原材料的状态配比环境合成模式与条件的不同,把仪器观测到的“表观形成压力”4统看作柯石英的“最小”形成压力,混淆了一些基本概念。我们在自然科学基金项目进展报告中申请调整工作计划,把工作重点转向研究多种因素对柯石英的“最小”形成压力的影响,区分许多基本概念,取得的成果发表于论文4 中。我们从入乡随俗引用,发现矛盾,研究矛盾,看清问题,获取结果,到公开发表的过程,白纸黑字”,记录了一件科学研究进程中沿着岖崎小路攀登者们的历史足迹。这些,是潇洒的足迹,我们难以忘怀的足迹,抵赖从何说起?
教授在回应(2)2中,以刚从我们这里拿去的矛,击我们2006年发表论文中引用的盾,实际上是回应对其不经具体分析,也不管是平衡非平衡,把仪器观测到的“表观形成压力”4统看作柯石英的“最小”形成压力,简单、表面地作比较的意见,表明坚持冒然得出“球磨提高柯石英的形成压力,迟缓柯石英合成”的结论,但手段并不高明。
本来学术争呜就应该互相学习,互相切磋,取长补短,探索真理。对以老子天下第一,国中(内) 无人,目空一切的人,如能在关键时刻认识和承认自己的不足,还是能够免除最终被人笑的困境,但是时间不多,勇敢面对自己吧。
(四)当前,地球板块深折返假说,遇到了驱动力,能量守恒,地表柯石英特征,地球深度换算,以及柯石英变成石英的速度等的难题。嵇教授既然是这行专家,务请在最近,一定勇敢站出来,提供充实丰富多彩的科学论据,请勿有负众

                     苏文辉研究组     2010-03-17于哈
                                 
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参考文献:
1.     对苏文辉研究组回应的回应(1): http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=302777
2. 对苏文辉研究组回应的回应(2):
3. 苏文辉研究组回应嵇少丞教授在“简评《科学时报》两次关于柯石英形成条件的报道”中的问题:http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=302613
4. 苏文辉,刘晓梅,许大鹏,孙敬姝,张广强,刘志国,禹日成,姚立德,黄喜强,千正 男,隋郁,吕喆,王巍然,薛燕峰,邢淑芝,柯石英最小静态形成压力与地表柯石英形成新机制及其地学意义. 自然科学进展,2009,159(7): 730-745。,
5. 苏文辉,刘曙娥,许大鹏,王巍然,姚斌,郭星原,刘志国,钟正,一种由α-石英到柯石英转变的新途径. 自然科学进展,2005, 15(10): 1217-1222。

考考池顺良先生考考池顺良先生
   池顺良先生在《三议柯石英、金刚石和‘大陆深俯冲’――与嵇少丞教授商榷》近文中,一如既往的发挥他“扯谈”特长,拿一些与本人毫不相干的议题与本人商榷,下笔前言,离题万里,其中实在没有多少科学内容,不值一驳。

在我与苏文辉教授等的学术讨论中,我的观点是:“苏文辉教授等地表柯石英的假说解释不了柯石英寄生岩石——榴辉岩相变质岩的成因。他们的球磨作用没有也无法模拟自然界造山带山根深处客观的地质事实和物理化学条件,超高压变质岩中矿物晶粒之间也不存在像在球磨罐里石英颗粒与钢球之间那种松散的空间关系、巨大的活动空间以及长时不断地彼此高速碰撞的剧动过程。没有任何确凿证据证明地震包括等于或大于八级的特大地震能使地表岩石如花岗岩、花岗闪长岩和砂岩中的石英转变成柯石英。苏文辉等在两面顶压力机上做的高压试验亦非各向同性的静压环境,即使未经球磨的石英的结果和前人静压试验的结果也无法对比,试验结果缺少必要的重复性,还可能有压力标定等方面问题。苏文辉等实验设计极不合理,严重脱离客观地质事实。起始材料非晶化和颗粒细化能减少柯石英在相同压力温度条件下形成所需要的时间,这也不是苏文辉等首次发现,这是日本学者Manabu Kato et al. (1975)在Japanese Journal of Applied Physics (Vol., 14, No. 2, 181-183)早就做过的工作”。

池顺良先生如果要和本人商榷,那么就应该就上述我的观点进行讨论。否则,就是离题!

如果因为在客观事实面前无能为力批驳我的上述观点,池顺良先生就不要东拉西扯,什么“大陆深俯冲遇到两个困难”、“高压矿物保存”,“随心所欲的板块学说”, “地学家们,受板块的毒害太深,不仅影响自己的学业,还误人子弟。可以预言,大的地学成果,还像魏格纳一样,必定出在业外(就靠你池顺良和苏文辉两位老先生?),“ 一个假说(热幔柱),违背众多的基本原理,而作为一个学说(板块学说)的根基,这在整个自然科学界也是罕见的。当我们看到印度洋大海啸,看到汶川大地震,还能对这些祸害人类的假说,学说置若网闻吗”(把热幔柱和印度洋大海啸、汶川大地震海啸硬扯到一起,有逻辑关系吗?),这些和我对苏文辉团队的实验及其实验结果解释的责疑有关系吗?既然和我没有关系,拿来和我商榷干啥?靠此来分散读者视线,也帮不了苏文辉教授等的忙,帮倒忙倒有可能。科学是来不得半点虚伪的,假的就是假的,假的永远也真不了。

池顺良先生的博文中有一段话需要在此讨论一下:

“嵇教授对苏先生的加压条件是否混入差应力的质疑是有道理的。但也说明嵇教授对柯石英生成中,差应力的作用重视不够。马瑾院士的团队对柯石英形成实验数据的分析指出:“存在较大差应力的条件下柯石英出现需要的围压(1.20~1.25GPa),远小于静水压下的围压(2.5~3GPa)”(周永胜、何昌荣、马胜利、马瑾,差应力在超高压变质岩形成过程中的作用——来自石英-柯石英转化的高温高压实验证据,地震地质,vol.25,No.4, 2003)。 在有差应力存在条件下,柯石英的形成深度仅40公里。这一深度下,较低的温度对于高压矿物的保存又较为有利。因此,差应力在超高压变质岩的形成过程中起到了重要作用。系统地进行各种条件下高温高压实验研究是解决“柯石英疑谜”问题必要而有效的方法。强地震发生的断层带是地层中的强剪切带,正是既有正应力,又有强差应力条件的地带”。

池顺良先生,既然您非常重视差应力的作用,那么您能否给大伙说说:差应力对石英-柯石英相变究竟有何作用?怎么作用?“强地震后”(例如,汶川地震),在哪些“断层带(强剪切带)”的“地层中”您发现了柯石英?苏文辉团队的两面顶压机“静压”合成实验中差应力是多少?差应力在试样中如何分布的?如果有差应力,那么苏文辉教授等为什么在论文中说他们的合成实验是“静压”呢?

如果您池顺良先生对上述问题能给出正确的回答(通过考试),您才有资格和我在柯石英这个问题上对话。否则,不懂“差应力的作用”,还要教训别人对“差应力的作用重视不够”就不好了。出来混,还是要点真本事的, 您说是不是?











附件:1



三议柯石英、金刚石和‘大陆深俯冲’――与嵇少丞教授商榷



池顺良



近日关于柯石英的生成压力问题,以嵇少丞教授为一方、苏文辉教授为另一方,在科学网上展开了学术争论。双方以数据为依据展开的争论,只要摆事实、讲道理,无论是心平气和地切磋、讨论还是激烈的争论,都是有益的。

但嵇教授最近对苏先生的回复,又从学术论争层面转向,并将本人扯入。只能在这里再谈谈我的看法。

不同学科专家间的交流本来是件好事。尤其是对于像地球科学这样高度综合性的学科。

争论的双方无非是两种观点:一种认为柯石英是“大陆深俯冲”进入百公里以下深度,在高温、高压环境下生成的。但“大陆深俯冲”假说面对两个难题:(1)需要合理解释轻质的大陆物质如何能进入密度大的地幔中,并能快速折返地表。(2)柯石英在地幔中生成后,折返地面,随着压力的减小不可避免会退变回石英。再快速的折返也需要百万年时间,在如此长的时间中缓慢降压、降温,柯石英如何能不退变。

对第一个难题,虽然设想了一些将陆壳带入上地幔的机制,但又附加了不少条件(巨大的洋壳推力,地幔对流的拖拽力及特殊的剪切机制)。而这些条件本身又是需要证实的。

对第二个难题的解答也很难。

我们在地面能找到天然金刚石,是因为这些金刚石是以极快的速度从约200公里深的地幔中快速到达地表的(从岩筒中有直径数米的岩块,可推测喷射速度)。也在非洲的一些矿井中看到有不少钻石已退变为石墨(它们看来是跑得慢了!)。所谓的“快速折返”能有多快。折返的板块会比那些退变为石墨的喷出物跑得还快?

因为有这些难处,就有了第二种观点(或第二种方案):寻找无须深俯冲的柯石英生成方案。

地表上就有这样的过程:陨石撞击。天外来的快速运动的石块撞击地面,在局域产生高温、高压,生成柯石英微粒。快速的冷却又将晶格冻结,柯石英保留了下来。

从逻辑上,解决“柯石英”疑难不就这样两个解决方案吗?

我以为苏先生的工作对嵇教授应该是有参考价值的。但嵇教授以地球内部不存在(钢球)自由撞击的空间,不会有激烈的冲撞之类的说词就全盘否定了苏先生的工作。

汶川大地震,断层的破裂速度达到每秒3公里。比钢球运动每秒几十米的速度小吗?断层两盘间的快速错动,对于凹凸不平的断层面上会发生些怎样的撞击过程,是值得深入探讨的。地震的震源深度数十公里,地震时的断层活动不就提供了深部活动空间吗?汶川地震的复发周期约3000年,但对几百万年的地质时间尺度,这种大地震不就是不断发生的事件吗?到现在,伴随地震活动出现的不少现象我们至今还不知其然。如大量历史文献中记载的,大地震前有“地生白毛”现象。对此,没有一个地震学家能够解释!

嵇教授对苏先生的加压条件是否混入差应力的质疑是有道理的。但也说明嵇教授对柯石英生成中,差应力的作用重视不够。

马瑾院士的团队对柯石英形成实验数据的分析指出:“存在较大差应力的条件下柯石英出现需要的围压(120125GPa),远小于静水压下的围压(253GPa)”(周永胜、何昌荣、马胜利、马瑾,差应力在超高压变质岩形成过程中的作用——来自石英-柯石英转化的高温高压实验证据,地震地质,vol.25No.4 2003)。

在有差应力存在条件下,柯石英的形成深度仅40公里。这一深度下,较低的温度对于高压矿物的保存又较为有利。

因此,差应力在超高压变质岩的形成过程中起到了重要作用。系统地进行各种条件下高温高压实验研究是解决“柯石英疑谜”问题必要而有效的方法。

强地震发生的断层带是地层中的强剪切带,正是既有正应力,又有强差应力条件的地带。

在“柯石英疑谜”中,嵇教授还忽视了上面提到的第二个难题。高压矿物保存,要求相对较低的环境温度。就像柯石英陨石撞击成因中,在撞击的小区域有高的温、压条件,柯石英形成后温度可立即降下来;天然金刚石被地幔岩浆快速带到地面后,能较快地冷却下来。

至于嵇教授以成千上万国内、外地球科学家”的一致认识来否定苏先生的工作,还以此出言嘲笑,更是不妥。若这样考虑问题,还探索什么呀。科学史上“成千上万的人都错了”的事不是没有。科学就是不断纠正错误的过程。

请记住科学的四条原则:非盈利性原则、普遍性原则、公开性原则和可怀疑性原则。

所谓公开性,对一个研究团队来说,就是不要将自己封闭起来。要从其它学科中吸取营养,要学会与不同领域的学者交流,不要听不得不同意见。还要倾听大众对本学科的意见。随着国民教育水准的提高,大众的见解不是完全没有参考价值的,出现闪光的亮点都是有可能的。

现在板块说是地学的主流学派。这只能说明,板块说对解决国民经济和科学认识问题上的责任和义务更重了。随着新观察资料不断涌现,与板块说矛盾的事实也必然更多。要适应这种变化,不要死抱住某些洋权威的观点不放。

这里摘引两位网友(都是有科学判断力的知识阶层)对目前地球科学状况发表的感想,发来供嵇教授一阅

http://mengfanchang4426.blog.163.com/blog/static/128164019200910521455182/

网友阿柱:



地球科学中的燃素说,板块学说------------在几百年前,如果有人问:木头为啥会燃烧,化学家会说那里面有燃素------。这样一来关于燃烧的问题都能回答了,又省心,又省力。现在的地震学也是一样,你问,那里为什么会地震,---  ---,地震学家会说,那里的板块又挤撞了。又省心,又省力。为什么地震总预报不准,这与地球科学的基础理论有关。地球科学有那么多误区,我们还能指望他们有什么大的作为么?







随心所欲的板块学说----------贰十多年前,在大别山北麓发现了柯石英,一种高压变质岩,它只能在高温,高压,舜时的条件下形成。业内人士的解释说,有一股板块迅速插入地下百余公里,之后又迅速拔出来。这是受热对流影响太深,达到了言必称板块的程度,完全不顾地质地理方面的事实。地学家们,受板块的毒害太深,不仅影响自己的学业,还误人子弟。可以预言,大的地学成果,还像魏格纳一样,必定出在业外。









地球科学还是科学吗?---------一个假说(热幔柱),违背众多的基本原理,而作为一个学说(板块学说)的根基,这在整个自然科学界也是罕见的。当我们看到印度洋大海啸,看到汶川大地震,还能对这些祸害人类的假说,学说置若网闻吗。大科学家不是不会犯错误,但是,在国际国内,数以万计的学者同时犯同一个错误是不可原谅的。当我们看到在微观世界,在生命科学界,在天文学界所取得的成就,地学界不感到愧疚吗。地球科学还是科学吗?地学革命是什么东西?





网友真理居士:http://q.sohu.com/forum/20/topic/2576323



,为什么把一个顶多算一个科学假说或科学童话的学说宣传为“20世纪最伟大的科学发现?并且使用行政权力压制不同学派意见和研究论文的发表?现在板块构造学说已经宣传的家喻户晓,路人皆知,还在中小学教科书上当成科学真理向学生灌输。

有上述看法的并不是个别人,有这样的反对意见正说明这一主流学说仍大有改进的余地。对这样的反对意见,唯一的办法是摆事实,讲道理,以理服人。但在目前也难,因为现在这个理论仍然说不清它的动力机制。既然如此,那就安下心来,好好地整理一下自己的家当。有魄力的话,连洋牛人的遗产也好好清理一番。拿出一个像样的东西来,才能让人心服口服。

对于“大陆深俯冲”这个命题,好好地设法搞清中国大陆底下上地幔的状况,让“大陆动力学”有一个基本的平台倒是会赢得一分尊敬。我国东北、山东、湖南等地方出产天然金刚石,用金刚石搞清这些地方的上地幔究竟有没有发生过大幅度的搅动(见“摒弃板块说的理由(一)”)。中国这块大陆究竟有没有发生过“大陆深俯冲”、“陆根拆沉”等大尺度搅动地幔的过程,事情就会比较清楚了!

真心地希望作为主流派的嵇教授一方能正确对待为解开“柯石英疑谜”而在其它方向做工作的学界同仁。解决问题的重任是在你们身上,工作还是要身处地质科学院、重点国家实验室这些科学机构,领取国家工资的人来做的。外人只是对一些不理解之处向你们进一言而已。







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