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苏文辉研究组回应嵇少丞教授(二): boxcar 2010-3-18 11:57; 博主声明：（1）本博文是应苏文辉教授研究组要求，借用我的科学网博客作为交流平台代为发表的学术争鸣文章。（2）本博文的内容苏文辉教授的研究组针对此前嵇少丞教授在其科学网博客上发表的两篇关于柯石英问题所提出的若干质疑以及对前次回应发表后嵇教授所写的两篇回应文章做出的答复。本博文发表的目的是为了就相关问题展开公平、公开的纯学术讨论，希望博友们在评论时就事论事。（3）为了避免不必要的麻烦、不给科学网编辑部增加额外的负担，本文暂时仅允许博客用户（实名）评论，希望大家谅解。（4）对此问题感兴趣的博友和读者，通过评论、网内短信和留言方式所发表的意见，我都会及时转达给苏文辉教授的研究组，并由他们处理。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~以下为正文~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 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嵇教授有三点悄悄的变化，应当表示欢迎: (1) 把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，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 (C) 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 (C) 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SiO 2 和－石英的谱线的话，并回应说., 基于上述所有的原因，所以， 2.0 GPa 、 593 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SiO 2 和－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。这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（ t mil = 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 t mil = 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 t mil = 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. 和 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？嵇教授在回应（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，请勿有负众望。苏文辉研究组 2010-03-17 于哈尓滨 ==================================================================================== 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）: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=302863 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 -石英到柯石英转变的新途径. 自然科学进展，2005, 15(10): 1217-1222。附件: 嵇少丞教授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 - 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。－现在就让我用点时间点评一下苏文辉等用红色※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－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 SiO 2 和－石英的谱线，苏文辉等（ 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 P cos. 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 P cos. Min 。基于上述所有的原因，所以， 2.0 GPa 、 593 K 的数据未被包括到我画的图中。－苏文辉等在《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，不管有意或无意，都是不应该的。苏文辉研究组这么做，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？－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 - 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比较后不难发现，苏文辉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 - 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 - 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 - 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 - 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 - 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－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 P cos. 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 P cos. Min 约低 0.5 GPa, 即 P cos. 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 P cos. 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 P cos. 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 P cos. 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 P cos. Min 处在 2.8 － 3.5 GPa 范围是比较合理的。 - 苏文辉等（ 2009 ）在 735 页还写道：纳米 SiO 2 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 SiO 2 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 SiO 2 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 SiO 2 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 3.5GPa ，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等人的手笔，其叙述明显地与苏文辉等在《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。－苏文辉等的柯石英合成压力与温度（ 3.0 GPa 和 923 K ）比前人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 750 ?C 保压保温 15 个小时合成了柯石英。而苏文辉等使用的是被 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？－由此可见，苏文辉研究组的《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。－图 1 . 柯石英形成试样的实验压力 (GPa) 和温度 (C) 条件。苏文辉研究组的实验结果 (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) ； 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) 。红点数据是有问题的、未经证实的，苏文辉等（2009）以纳米－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 SiO 2 和－石英的谱线。苏文辉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，说明所谓苏式球磨降低柯石英形成压力不成立。; 个人分类: 科研|6046 次阅读|6 个评论

苏文辉研究组回应嵇少丞教授: 热度 1 boxcar 2010-3-13 15:37; 博主声明：（1）本博文是应苏文辉教授研究组要求，借用我的科学网博客作为交流平台代为发表的学术争鸣文章。（2）本博文的内容苏文辉教授的研究组针对此前嵇少丞教授在其科学网博客上发表的两篇关于柯石英问题所提出的若干质疑的回复。本博文发表的目的是为了就相关问题展开公平、公开的纯学术讨论，希望博友们在评论时就事论事。（3）注意到此前在嵇少丞教授的相关博文下面曾出现过一些没有学术内容、出言不逊的匿名评论，为了避免不必要的麻烦、不给科学网编辑部增加额外的负担，本文暂时仅允许博客用户（实名）评论，希望大家谅解。（4）对此问题感兴趣的博友和读者，通过评论、网内短信和留言方式所发表的意见，我都会及时转达给苏文辉教授的研究组，并由他们处理。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~以下为正文~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 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-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，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。 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(C) 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 (C) 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SiO 2 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（ t mil = 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 t mil = 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SiO 2 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-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 P coe.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 P coe.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 P coe.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-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 --------------------------------------------------------------------------------- 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 -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.shtm ， 2010-1-4 9:39:16; 个人分类: 科研|10181 次阅读|16 个评论

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标签: 柯石英形成机制

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