人物春秋

越過絲路的摩登探險家──鍾孫霖的地質調查之路(2)

地質調查工作的第一步,是到野外找石頭。(《研之有物》提供)

接續前文

解開謎團的秘密武器:摩登地球化學

地質學家的「探案」過程,是怎麼抽絲剝繭呢?

鍾孫霖說明,他的專長領域地球化學,是透過推知岩漿活動的年紀,以及火成岩的成分、地球化學特性,來反推當初發生事件的時代,或者是地質動力的過程。

石頭採集回來之後,用最新的儀器,準確測量石頭的年齡。測量年齡非常重要,如果有不同時代的紀錄,較能看到事情的全貌。經由岩石學與地球化學分析,可了解岩石的特徵是哪些地質作用造成。結合各種證據,最後回推當初演化的過程。

我都說,我是做「摩登地球化學」,用最新的儀器和設備。

鍾孫霖的實驗室中,使用數種的質譜儀,測定岩石的成分與年齡。其中有一項新技術,是利用火成岩當中的一種礦物「鋯石」來定年。

鋯石是抵抗力很強的礦物,可以忠實保存形成時的紀錄原貌,很適合拿來定年。但是一顆鋯石只有 100 微米左右大小,過去很難分析,直到近年才有新技術。實驗室裡的分析方法,是將雷射光打在鋯石上,打出一些小顆粒,用氣體送到質譜儀裡,測量放射性同位素含量。如此可以估算出鋯石的年齡,也就知道整個火成岩的年齡了。

鋯石是一種適合拿來為火成岩定年的礦物。實驗室中將其置入樹脂做成樣品靶,再用雷射將顆粒打出,送入質譜儀測量。

資料來源│中研院地球科學研究所 – 質譜儀實驗室 (攝影/張語辰)
除了石頭樣品靶,另一種方式是使用石頭粉末溶液,透過進樣機送入質譜儀測量。(資料來源/中研院地球科學研究所 – 質譜儀實驗室 圖說設計/歐柏昇、張語辰)

受到馬友友啟發,沿著絲路探險

大約十年前,鍾孫霖把研究焦點離開西藏,轉向所謂的「CIA (高加索 / 伊朗 / 安納托利亞) 」地區。

西藏是 6000 萬年前碰撞的老造山帶,很多年輕的紀錄已經消失,而 CIA 地區則是約 3000 萬年前碰撞的年輕造山帶。鍾孫霖當時就想,也許可以透過兩邊的對比研究,彌補西藏缺乏的年輕紀錄。「雙城記」是「兩個城市一個故事」,這個研究的出發點則是「雙山記」,「兩個造山帶一個故事」。

鍾孫霖展開一系列的「絲路計畫」,其實受到了馬友友的啟發。馬友友玩音樂多年,想要突破,因而找了一群絲路國家的音樂家,組成絲路樂團,希望創造出新的音樂形式。鍾孫霖則想要以地質絲路計畫,「創造」新的解釋、新的地質模型。而團隊於 1997 年開始的研究計畫,就是簡稱 CREATE ,意即創造。

但沿著絲路調查好幾年,才發現真實情況與原來想像的「兩座山一個故事」並不一樣。 CIA 地區的造山帶,其實不是西藏的年輕版。真正與西藏相似的造山帶,其實是「東南亞」。

轉向天然的實驗室──東南亞

我們何不趕快回到東南亞,回到這個天然的實驗室──板塊運動正在進行的地方,有很多年輕的紀錄。我們不只看到遺跡,還有機會看到過程。在犯罪現場,可以直接看到兇手怎麼造這個紀錄

現今的東南亞正在發生造山事件,類似西藏在 6000 萬年前發生的事。

(資料來源/Ren, J.S. et al. / Journal of Asian Earth Sciences 72 (2013) 3-11 圖說重製/歐柏昇、張語辰)

亞洲大陸的形成過程,是一塊又一塊的陸塊貼上來,把中間的古海洋關閉,匯聚成大陸。「印度」撞上「亞洲大陸」是 6000 萬年前的事情,而「澳洲」撞上「東南亞」則是正在發生的事。東南亞的邊緣受到擠壓,未來將造出「東南亞的岡底斯山」,出現新的亞洲大陸。現在印尼有大量的活火山,那就是造山運動的前奏。

從「他山之石」了解我們的家園

鍾孫霖回到東南亞研究,其實也跟臺灣有關。臺灣是非常活躍的造山帶,只花了 600 萬年,就完成別的地方 6000 萬年才完成的造山事件──這也就表示臺灣的地質過程非常激烈,天然災害也就多了。從東南亞取經,可以更容易了解臺灣。

地球科學是「對比」的學問。到別的地方借鏡,就聯想回來,有沒有可以比較的過程在我們家裡發生。

最近,鍾孫霖與臺大地質系陳文山教授合作,發表玉里變質岩帶的新詮釋。根據鈾-鉛同位素定年的結果,玉里帶的石頭並不是原來以為的形成於中生代,而是更年輕。

年紀改寫,整個故事就要改寫了。

研究結果顯示,臺灣的弧陸碰撞,也就是「呂宋島弧」撞上「歐亞大陸」生成臺灣島的過程,可能沒有那麼單純。歐亞大陸不是一直停在那裡,等著呂宋島弧來撞。事實上,太魯閣、中央山脈東側等地,當初可能是「南海張裂」時裂出去的一塊,後來因板塊運動而被運送回來。這就像一個溜溜球的過程。

鼓勵年輕人多出去走一走

鍾孫霖強調,地球科學是對比的科學,研究者需要有寬廣的知識面,必須走出去擴大眼界。野外地質調查非常辛苦,但是跑了這麼多的地方,才能從對比研究看見板塊活動的全貌。不僅如此,他們也在跑野外的過程中,看到各地的風貌。

地質學家跑野外,常常吃得很糟,但是可以遇見不同的食物、不同的文化、不同的人、不同的語言、不同的思維方式。

鍾孫霖前往伊朗跑野外地質調查,發覺當地民眾十分友善。(資料來源/鍾孫霖提供)

鍾孫霖去越南的時候,有人跟他說「越南這個小國家」,其實這是夜郎自大。事實上,透過學術研究的合作,軟實力到達了越南,讓臺灣多了很多資源。

另外,去伊朗的時候,鍾孫霖發現,這個平時大家都認為很危險的地方,其實與們想像不同。在伊朗鄉下跑野外,跟當地老百姓第一手接觸,才發現當地人非常友善,看到外地人來,把最好的水果、茶都拿出來迎賓。到了高加索三小國之一喬治亞,那裡則有很好的葡萄酒,令人感到野外工作沒那麼辛苦。

不只地質學家需要走出去,鍾孫霖更鼓勵年輕人多出去走一走,去欣賞不同的文化。如果板塊會移動,人又豈能只留在原地呢。#

──轉自中央研究院《研之有物》(本文限網站刊登)

責任編輯:楊真