龔小晗

[中國地質(zhì)大學(xué)(北京)海洋學(xué)院，北京，100083]

海洋地質(zhì)學(xué)是海洋科學(xué)的支柱性學(xué)科之一，主要研究被海水覆蓋的地球巖石圈及其與地球其他圈層(軟流圈、水圈、生物圈、大氣圈等)之間的相互作用。[1]大洋巖石圈是海洋地質(zhì)學(xué)的主要研究對象，其物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、形成演化過程及其相關(guān)效應(yīng)是海洋地質(zhì)科研與教學(xué)的重要內(nèi)容。[1-3]由于大洋巖石圈被廣袤的海水和海洋沉積物覆蓋，學(xué)者只能通過大洋鉆探獲取的少量樣品來窺視大洋巖石圈的“廬山真面目”，這導(dǎo)致目前學(xué)界對大洋巖石圈的認(rèn)識(shí)還十分有限。[3]同時(shí)，缺乏直觀的教學(xué)對象在一定程度上給海洋地質(zhì)學(xué)有關(guān)課程的教學(xué)，尤其是與大洋巖石圈相關(guān)的地質(zhì)理論和實(shí)踐教學(xué)帶來了挑戰(zhàn)。

蛇綠巖是出露在大陸造山帶內(nèi)的一套特殊的基性—超基性巖組合，它們被普遍認(rèn)為代表了地質(zhì)歷史時(shí)期的古大洋巖石圈殘片。[4-5]洋殼剖面出露完整的蛇綠巖是對比研究現(xiàn)今大洋巖石圈結(jié)構(gòu)構(gòu)造、物質(zhì)組成以及形成演化過程的重要窗口。[5]那么，陸地上這些豐富的古海洋巖石圈地質(zhì)資源，能否進(jìn)一步成為我國海洋地質(zhì)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)資源的有力補(bǔ)充呢？鑒于此，在綜合考慮海洋地質(zhì)教學(xué)的對象與目標(biāo)，實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容與時(shí)間安排，實(shí)習(xí)地的交通、氣候和住宿條件等因素的基礎(chǔ)上，嘗試以我國西藏日喀則蛇綠巖為資源平臺(tái)，以高校暑期聯(lián)合夏令營為組織形式，構(gòu)建適用于海洋地質(zhì)專業(yè)的古海洋巖石圈野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)模塊。

一、大洋巖石圈研究與教學(xué)的重要性

地球自約四十六億年前誕生至今，經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)演變，隨著核—幔、殼—幔等一系列地質(zhì)分異過程的發(fā)生，最終形成了現(xiàn)今具內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)的行星體。巖石圈是地球最外部的剛性圈層，是板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的主要載體。巖石圈主要分為具硅鋁質(zhì)陸殼的大陸巖石圈和具硅鎂質(zhì)洋殼的大洋巖石圈，其中被海水覆蓋的大洋巖石圈占到地球巖石圈的60%以上。[1，3]

大洋巖石圈在全球洋中脊系統(tǒng)的增生及演化過程主導(dǎo)了地球內(nèi)部化學(xué)分異與物理演化，是地球內(nèi)部圈層與外部圈層(水圈、大氣圈、生物圈等)之間進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的主要途徑。[3，6]這些圈層間的相互作用形成了深海巖石圈中極為豐富的礦產(chǎn)(天然氣水合物、多金屬結(jié)核、熱液硫化物等)和生物資源，也引發(fā)了大量的地震和火山活動(dòng)，因此，它們直接關(guān)系到人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。[3，6]可見，了解大洋巖石圈及其與地球其他圈層之間相互作用的過程與機(jī)理是人類構(gòu)建地球系統(tǒng)科學(xué)觀、保護(hù)以及合理開發(fā)地球家園、預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的重要前提。

二、大洋巖石圈研究及相關(guān)教學(xué)現(xiàn)狀

大洋巖石圈主要分布在深海之下，人們無法近距離觀察。20世紀(jì)60年代至今，國際地球科學(xué)領(lǐng)域?qū)嵤┝擞惺芬詠硪?guī)模最為宏大、歷時(shí)最久的海洋地質(zhì)調(diào)查研究計(jì)劃——國際大洋鉆探計(jì)劃[2，7]，其核心目標(biāo)之一就是希望通過鉆探取樣揭開大洋巖石圈的結(jié)構(gòu)、組成與成因之謎。[2]迄今為止，大洋鉆探所能到達(dá)的洋殼深度尚不到2 km，而正常洋殼的厚度是5 km。[3，7]盡管如此，經(jīng)過數(shù)十年的不懈努力，學(xué)界對大洋巖石圈有了很多全新的認(rèn)識(shí)，如建立了多樣的洋殼地質(zhì)結(jié)構(gòu)與洋脊增生模型。[3，7]更為重要的是人們逐漸認(rèn)識(shí)到，地球及其各圈層并不是孤立存在的，而是一個(gè)緊密聯(lián)系、協(xié)同演變的復(fù)雜系統(tǒng)。[6]例如，全球變化實(shí)際上是巖石圈、水圈和生物圈甚至其他天體相互作用的綜合結(jié)果。[6]地球系統(tǒng)科學(xué)概念的提出也為海洋地質(zhì)學(xué)的發(fā)展拓展了新的空間，它促使人們不再孤立地研究大洋巖石圈，而是將深海巖石圈與其他圈層看作一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的地球系統(tǒng)。

我國海洋地質(zhì)尤其是深海地質(zhì)調(diào)查研究起步相對較晚，從事相關(guān)研究與教學(xué)工作的人員總體較少。隨著國家海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，我國海洋地質(zhì)事業(yè)正迎來飛速發(fā)展的機(jī)遇。尤其是近十幾年，我國科學(xué)家在我國南海深水區(qū)實(shí)施了多個(gè)國際大洋鉆探航次，越來越多的中國學(xué)者有機(jī)會(huì)參與到南海大洋巖石圈相關(guān)研究工作中來，這使我國成為深海研究最為活躍的國家之一。[7]同時(shí)，我國主要涉海院校在開展海洋地質(zhì)教學(xué)時(shí)，能夠兼具基礎(chǔ)性與前沿性，及時(shí)將大洋巖石圈研究的最新成果呈現(xiàn)在教材里，并融入相應(yīng)的課程教學(xué)。[1，6]這極大地激發(fā)了學(xué)生對海洋地質(zhì)學(xué)習(xí)和研究的興趣。但由于這些院校普遍缺乏直觀的教學(xué)資源，教師在設(shè)計(jì)大洋巖石圈相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，不得不以基本概念和理論模型講授為主，這在一定程度上削弱了教學(xué)的效果，不利于我國深遠(yuǎn)海地質(zhì)研究方面的人才培養(yǎng)。因此，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，不斷深化理實(shí)交融的教學(xué)模式對提升海洋地質(zhì)專業(yè)的教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生觀察、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的綜合能力以及創(chuàng)新思維尤為必要。

三、大洋巖石圈相關(guān)實(shí)踐教學(xué)存在的問題

海洋地質(zhì)學(xué)研究的主要科學(xué)問題仍屬地質(zhì)學(xué)范疇[1]，因此，實(shí)踐教學(xué)對海洋地質(zhì)專業(yè)同等重要。[8-10]不同于傳統(tǒng)的陸地地質(zhì)學(xué)實(shí)踐教學(xué)，海洋地質(zhì)學(xué)的實(shí)踐教學(xué)要更加側(cè)重“海洋”[8]，其往往需要海上實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)(如調(diào)查船、調(diào)查設(shè)備、海底觀測站等)作為支撐。[9-10]近年來，我國涉海院校結(jié)合自身的學(xué)術(shù)特色，不斷嘗試革新和完善海洋地質(zhì)專業(yè)課程教學(xué)與人才培養(yǎng)體系。例如：開辟海洋地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)基地，依托海洋科考船，建立學(xué)科交叉、海陸結(jié)合的教學(xué)實(shí)習(xí)單元，構(gòu)建模塊化的海洋地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)[9-10]；構(gòu)建以海上調(diào)查為核心內(nèi)容的“海洋地質(zhì)海上實(shí)踐教學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)”[11]；基于“強(qiáng)化地質(zhì)基礎(chǔ)，突出海洋特色”理念，實(shí)施小班研討和雙語教學(xué)[12]；圍繞海洋科學(xué)、海洋文化相關(guān)領(lǐng)域，與國家海洋博物館進(jìn)行館校共建等。

盡管如此，我國海洋地質(zhì)專業(yè)仍存在實(shí)踐教學(xué)資源不足，海上實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)尚未成熟，實(shí)習(xí)時(shí)間短、實(shí)習(xí)手段單一、實(shí)習(xí)內(nèi)容少、實(shí)習(xí)區(qū)域主要集中在海岸帶和陸域等問題。[11]同時(shí)，作為海洋地質(zhì)學(xué)的主要研究對象，大洋巖石圈相關(guān)的實(shí)踐教學(xué)資源尤為缺乏。大洋鉆探所獲取的少量大洋巖石圈樣品目前僅能滿足科學(xué)研究需要，無法用于教學(xué)。因此，尋找并拓展可替代的實(shí)踐教學(xué)資源，構(gòu)建野外千米級露頭尺度—手標(biāo)本尺度—顯微鏡下薄片尺度的實(shí)踐教學(xué)模塊，才能真正幫助學(xué)生建立巖石圈尺度的時(shí)—空演變概念，進(jìn)而全面深入地認(rèn)識(shí)和理解大洋巖石圈及其與其他圈層的聯(lián)系。

四、構(gòu)建以古大洋巖石圈為資源平臺(tái)的海洋地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)模塊

板塊構(gòu)造理論認(rèn)為，在地質(zhì)歷史時(shí)期也曾出現(xiàn)眾多的古海洋，如著名的特提斯洋。[5]這些古海洋巖石圈俯沖消失后，少量殘片被保存在大陸造山帶內(nèi)部，這些殘片被地質(zhì)學(xué)家稱作蛇綠巖。長期以來，洋殼剖面出露完整的蛇綠巖，如著名的Oman蛇綠巖，被海洋地質(zhì)學(xué)家廣泛用來進(jìn)行大洋巖石圈的研究。[3，5]例如，目前大家廣泛接受的快速擴(kuò)張脊洋殼結(jié)構(gòu)模型就是基于該蛇綠巖的研究成果。[3]

我國主要的造山帶(中亞、青藏高原、秦嶺—祁連—昆侖山)內(nèi)也保存有豐富的顯生宙時(shí)期的古大洋巖石圈殘片。[13]其中，位于我國西藏日喀則的蛇綠巖洋殼出露得最為完整，其研究程度和國際知名度也最高。[14-15]20世紀(jì)80年代至今，國內(nèi)外地質(zhì)學(xué)家對該蛇綠巖開展了大量的野外地質(zhì)考察與研究，并取得了一系列重要成果：該蛇綠巖從上到下，依次發(fā)育了塊狀/枕狀玄武質(zhì)熔巖、席狀巖席雜巖體、層狀輝長巖、地幔橄欖巖，與現(xiàn)今慢速—超慢速擴(kuò)張脊下的大洋巖石圈結(jié)構(gòu)較為接近。[14-15]近年來的研究表明，日喀則蛇綠巖在形成時(shí)存在巖漿的高度聚集，即巖漿斷塊和貧巖漿斷塊交替出現(xiàn)，席狀巖床也明顯區(qū)別于典型的席狀巖墻群，其形成受控于超慢速擴(kuò)張環(huán)境下拆離斷層的活動(dòng)。[16]因此，日喀則蛇綠巖是研究慢速—超慢速擴(kuò)張脊洋殼結(jié)構(gòu)與增生過程極為難得的標(biāo)準(zhǔn)剖面。

盡管我國擁有豐富的古大洋巖石圈地質(zhì)資源，但是目前它們很少被從事海洋地質(zhì)教學(xué)工作的人員關(guān)注并運(yùn)用到相關(guān)的實(shí)踐教學(xué)中。一方面，這是由于我國從事深遠(yuǎn)海地質(zhì)研究的人員還相對較少，且蛇綠巖主要是被從事陸地地質(zhì)研究的人員關(guān)注。另一方面，蛇綠巖通常產(chǎn)出在偏遠(yuǎn)山區(qū)，交通不便，不利于高校師生開展較大規(guī)模的野外考察與實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃的大力推進(jìn)，很多重要的地質(zhì)資源(如我國房山世界地質(zhì)公園)被進(jìn)一步開發(fā)利用，形成了頗具經(jīng)濟(jì)效益的地質(zhì)旅游與教育科普基地。這使得構(gòu)建以古大洋巖石圈為資源平臺(tái)的海洋地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)模塊成為可能，這不僅有助于豐富和完善我國海洋地質(zhì)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，也可為服務(wù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和科教文化發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

五、大洋巖石圈野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)模塊設(shè)計(jì)及可行性評價(jià)

開展野外實(shí)踐教學(xué)需要綜合考慮諸多因素，包括野外實(shí)踐教學(xué)的對象與目標(biāo)，實(shí)習(xí)內(nèi)容與時(shí)間安排，實(shí)習(xí)地的交通、氣候和住宿條件，以及實(shí)踐教學(xué)成本等。在重點(diǎn)考察了我國西藏日喀則蛇綠巖的基礎(chǔ)上，筆者嘗試構(gòu)建以日喀則蛇綠巖為資源平臺(tái)，以高校暑期聯(lián)合夏令營為組織形式的古大洋巖石圈野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)模塊，并初步分析了其可行性。

(一)日喀則蛇綠巖地質(zhì)資源特色

不同擴(kuò)張速率(尤其是慢速—超慢速)洋中脊洋殼結(jié)構(gòu)及其增生過程是當(dāng)前以及未來相當(dāng)一段時(shí)間深海研究的熱點(diǎn)。[2-3]Oman蛇綠巖作為快速擴(kuò)張洋脊洋殼結(jié)構(gòu)的經(jīng)典剖面，已被全球地球科學(xué)家熟知。然而，目前學(xué)界尚未建立慢速—超慢速擴(kuò)張脊洋殼結(jié)構(gòu)的經(jīng)典剖面。而日喀則蛇綠巖作為我國洋殼剖面發(fā)育最為連續(xù)、完整的蛇綠巖，可作為潛在的慢速—超慢速擴(kuò)張脊洋殼結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)剖面之一，其研究價(jià)值可與經(jīng)典的Oman蛇綠巖相媲美[15-16]，因而是開展大洋巖石圈野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)的最佳選擇。

(二)實(shí)踐教學(xué)對象與目標(biāo)

大洋巖石圈相關(guān)的野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)的開展，要求學(xué)生具備一些地質(zhì)學(xué)相關(guān)的理論基礎(chǔ)，因此，實(shí)踐教學(xué)主要針對海洋地質(zhì)專業(yè)高年級本科生展開。通過野外千米級露頭尺度，到手標(biāo)本尺度，再到室內(nèi)顯微鏡下薄片尺度的系統(tǒng)觀察和實(shí)踐訓(xùn)練，旨在幫助學(xué)生從不同空間尺度認(rèn)識(shí)大洋巖石圈的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和物質(zhì)組成，進(jìn)而建立起巖石圈尺度的時(shí)—空演變概念，培養(yǎng)學(xué)生的地球科學(xué)時(shí)空觀，通過完成從理論到實(shí)踐的系統(tǒng)訓(xùn)練，深化學(xué)生對大洋巖石圈的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，通過野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)著重培養(yǎng)學(xué)生觀察、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的綜合能力以及創(chuàng)新思維，并進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對海洋地質(zhì)的學(xué)習(xí)和研究興趣。

(三)實(shí)習(xí)內(nèi)容

實(shí)習(xí)內(nèi)容為重點(diǎn)設(shè)計(jì)一個(gè)教學(xué)剖面(如白朗剖面)和一個(gè)填圖實(shí)習(xí)剖面(如夏魯剖面)。第一，教師通過詳細(xì)的教學(xué)剖面觀察和講解，包括不同巖石單元(枕狀熔巖、席狀巖席、層狀輝石巖、地幔橄欖巖)的野外產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及相互之間的接觸關(guān)系等，幫助學(xué)生完成從概念到實(shí)際的轉(zhuǎn)換，認(rèn)識(shí)大洋巖石圈的基本組成單元，并建立對洋殼地質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)認(rèn)知。第二，剖面填圖實(shí)習(xí)任務(wù)的開展，旨在讓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐，進(jìn)一步了解大洋巖石圈洋殼地質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性，并對其成因進(jìn)行初步探索。

(四)實(shí)習(xí)時(shí)間

近年來，科研院所和高校掀起了暑期夏令營活動(dòng)的熱潮，旨在吸引研究生生源和提高生源質(zhì)量。鑒于此，實(shí)習(xí)活動(dòng)可安排在大三暑期，與學(xué)校每年舉辦的海洋科學(xué)夏令營活動(dòng)相結(jié)合，成為夏令營活動(dòng)中野外實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的一部分。實(shí)習(xí)主要向有志于從事海洋地質(zhì)研究的學(xué)生開放，同時(shí)邀請相關(guān)涉海院校感興趣的學(xué)生一同參加交流學(xué)習(xí)。聯(lián)合實(shí)習(xí)的形式，既加強(qiáng)了不同涉海院校學(xué)生之間的交流，也對學(xué)校的研究生招生起到了一定的宣傳效果。

(五)實(shí)習(xí)地交通情況

日喀則是著名的旅游城市，交通體系建設(shè)相對完善。日喀則蛇綠巖產(chǎn)出在西藏日喀則市區(qū)附近，幾個(gè)出露較完整的剖面露頭均毗鄰村莊。隨著近年來交通狀況的不斷改善，教師和學(xué)生均可以乘車直接到達(dá)觀測點(diǎn)所在的村莊，且當(dāng)日可返回日喀則市區(qū)住宿。

(六)實(shí)踐教學(xué)成本

因野外實(shí)踐地點(diǎn)位于西藏，這在一定程度上增加了實(shí)踐教學(xué)的成本，如住宿、交通、安全保障等。近年來，中國地質(zhì)大學(xué)與西藏當(dāng)?shù)乜蒲猩a(chǎn)單位(如西藏地礦局)在人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會(huì)服務(wù)等方面建立了良好的合作關(guān)系，并簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議。教師可充分借助當(dāng)?shù)夭块T在學(xué)生實(shí)習(xí)基地建設(shè)、拉薩工作站安全保障等優(yōu)勢，探索合作共建校外地質(zhì)與勘探實(shí)踐教育基地，并邀請當(dāng)?shù)乜蒲腥藛T對參加實(shí)習(xí)的學(xué)生進(jìn)行必要培訓(xùn)，保證實(shí)習(xí)安全順利進(jìn)行，這也在一定程度上降低了實(shí)踐教學(xué)成本。

六、結(jié)語

圍繞“建設(shè)海洋強(qiáng)國”目標(biāo)，努力提升我國高校海洋地質(zhì)科研與教學(xué)水平，培養(yǎng)具有國際競爭力的海洋地質(zhì)領(lǐng)域的人才，是每一位海洋地質(zhì)教育工作者的責(zé)任。不斷拓展海洋地質(zhì)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)資源，有助于豐富和完善海洋地質(zhì)學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系，提升教學(xué)的效果，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生對海洋地質(zhì)的學(xué)習(xí)和研究興趣。鑒于我國海洋地質(zhì)專業(yè)普遍缺少與大洋巖石圈相關(guān)的實(shí)踐教學(xué)資源的現(xiàn)狀，筆者嘗試以西藏日喀則蛇綠巖為中心，構(gòu)建以古大洋巖石圈為資源平臺(tái)的野外地質(zhì)認(rèn)知實(shí)踐教學(xué)模塊，旨在為豐富和完善我國海洋地質(zhì)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系提供一些有益的思考。該野外實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)綜合考慮了實(shí)踐教學(xué)的對象與目標(biāo)，實(shí)習(xí)內(nèi)容與時(shí)間安排，實(shí)習(xí)地的交通、氣候和住宿條件等，提出將野外實(shí)踐教學(xué)與高校夏令營活動(dòng)結(jié)合起來的組織形式，兼具學(xué)術(shù)性與趣味性，具有較強(qiáng)的可行性。