探秘“油炸冰淇淋”
始終站在國際學(xué)術(shù)發(fā)展的前沿，是鄭永飛開展科學(xué)研究的最大特點。
上個世紀(jì)末，對大陸板塊深俯沖及其有關(guān)地質(zhì)學(xué)問題的研究，已成為國際上地球科學(xué)研究的前沿和熱點。鄭永飛敏銳地洞察到未來學(xué)科的發(fā)展方向，及時追蹤國際前沿，將穩(wěn)定同位素示蹤方法成功拓展到化學(xué)地球動力學(xué)研究領(lǐng)域。他通過中國大別—蘇魯造山帶超高壓變質(zhì)榴輝巖的研究發(fā)現(xiàn)，不僅存在區(qū)域上的氧同位素不均一性，而且局部具有氧同位素負(fù)異常。這表明，載有榴輝巖的板塊俯沖到100多公里深的地幔內(nèi)部時，超高壓巖石形成后在地幔中的滯留時間很短，像“油炸冰淇淋”一樣。
大洋板塊密度比地幔大，能夠俯沖；而大陸板塊密度比地幔小，就像木板浮在水面一樣，要想使木板浸到水里，就必須用力按下去。是什么力量使大陸板塊克服浮力而俯沖進(jìn)入地幔深度？如果大陸的確深俯沖了的話，為什么榴輝巖沒有與地幔達(dá)到氧同位素平衡？還是大陸板塊壓根兒就沒有深俯沖進(jìn)入地幔深度？
“當(dāng)時，這些問題在國際上沒有很好解決。但是我調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大陸深俯沖是個事實，而榴輝巖氧同位素負(fù)異常的保存要求特殊的物理化學(xué)條件，這就是熱力學(xué)與動力學(xué)之間的競爭。”鄭永飛用通俗易懂的語言解釋了自己當(dāng)時在理論研究上的發(fā)現(xiàn)。
“這個‘油炸冰淇淋’模型只是理論推斷，當(dāng)時屬于科學(xué)假說。要使科學(xué)假說上升為科學(xué)理論，必須經(jīng)過科學(xué)驗證和時間檢驗。”鄭永飛說，自己不去做實驗、做研究肯定深化不了，只能是從假說到假說，既成不了科學(xué)模型，更上升不到科學(xué)理論，別人也不會信服。
從此，鄭永飛開始了長達(dá)10年的理論探索與技術(shù)攻堅。他把每天的大部分時間都傾注在自己的科研工作上。除了出差在外，他幾乎每天都泡在實驗室里，設(shè)計實驗、分析數(shù)據(jù)、閱讀文獻(xiàn)，成天像陀螺一樣高速旋轉(zhuǎn)。有時為了靈光一閃的想法，常連續(xù)十幾個小時泡在實驗室里尋求佐證。
與此同時，鄭永飛帶領(lǐng)青年教師和研究生們經(jīng)常進(jìn)行艱苦的野外地質(zhì)考察和標(biāo)本收集。每次重要的采樣回來，鄭永飛都要和學(xué)生一起討論如何進(jìn)行實驗分析，如何在天然樣品中找到科學(xué)創(chuàng)新的“蛛絲馬跡”。對一些重要實驗，他常常和學(xué)生們一起熬到深夜。
“重要的實驗必須自己去參加，重要數(shù)據(jù)的處理必須自己參與分析，而且全過程都應(yīng)該是一絲不茍的，這樣得來的數(shù)據(jù)才直觀，才有感性認(rèn)識，對解決的科學(xué)問題才有把握。”鄭永飛如是說。
功夫不負(fù)有心人。經(jīng)過10年潛心研究和實驗，鄭永飛根據(jù)同位素年代學(xué)和地球化學(xué)證據(jù)，定量驗證了具有氧同位素負(fù)異常榴輝巖在地幔深部居留短暫的假說，成功地證明了大陸板塊的俯沖/折返過程為“快進(jìn)/快出”過程，就像“油炸冰淇淋”一樣，冷的大陸地殼在熱的地幔深度只能“短暫居留”，否則就會“融掉”。鄭永飛領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊先后在國際刊物上發(fā)表58篇學(xué)術(shù)論文，SCI檢索他引計1269次，有關(guān)成果得到了國內(nèi)外同行的一致認(rèn)可和高度評價。
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