亲做实验对地学科研的重要性

彭  渤

地学与物理、化学等其他学科不同，地学研究目前还存在很多不确定性，还没能如同物理、化学那样形成了定理和公理等公认的真理性的认识。即使板块构造学说统领了地学研究，也存在诸多不确定因素。因此，地球科学探索性强。地学的这一特点，就特别强调有关认识的科学实验分析和验证支持。故地学研究的实验分析环节十分重要。很多重要概念、认识的提出，都是基于大量实验分析结果而提出的，如“人类纪”概念，就是基于大量大气颗粒、水分氧同位素组成的分析结果而得出的新认识。可是，在我国，从事地学研究的科研人员在进行实验分析时，大多还是遵循：野外采样、实验室送样、付费取得分析结果，然后分析数据得到科学认识，发表学术论文这样一个所谓“送样”模式的实验分析研究程序。尽管很多条件好的研究人员可亲在实验室进行相关实验分析研究，但很多研究人员还是遵循“送样”的模式进行相关工作。上次合肥开会期间，联系几家实验室想去他们那里进行有关工作，他们都强调送样模式，婉拒亲到其实验室进行有关工作。而从今年评议的博士学位论文来看，大多研究也都采用“送样”的模式完成相关实验分析工作。这其中做得最多的是单颗粒锆石U-Pb同位素定年测定和分析。因此，“送样”模式仍然还是目前地学研究的主流实验分析的工作模式。不是说这个模式不行、不可取，而是要强调亲临一线做实验分析的重要性。

这天来到A洲某大学实验室，见到合作者J教授的第一次谈话，他就告诉我，前两周他做了500多个样品的实验分析。他带有几个博士研究生，但这些工作他得亲自去完成。记得当年在丹麦国家同位素实验中心访问留学时，指导老师F教授当时是中心主任、丹麦皇家科学院的院士，应该是国际地学界“牛人”级别的学者，也带有很多硕士博士研究生，但他的重要样品从加工到化学处理再到仪器分析测试，都亲力亲为。他1米9的个头，单膝跪地指导或跟我一起做同位素实验分析的场景让我至今记忆犹新，敬佩不已。因此，与国内目前的地学实验分析研究不同，国外学者注重现场实验分析工作各环节的具体工作。因为亲临现场进行实验分析工作，对地学研究尤为重要。

亲做实验分析，能很好把握数据的准确和可靠性。记得几年前来J教授实验室做同位素和微量元素分析，因为是自费(当时没有课题资助)，时间赶的很紧，完成样品处理，上仪器分析时觉得一切正常，就提前离开实验室。一个星期后，J教授把分析结果发给我，一拿到数据，发现同位素没问题，但微量元素分析出了问题，而且问题就出在实验员的计算环节上。所以立马要求J教授让分析样品的实验员根据我的样品清单重新计算分析结果，或者将余下的样品寄回给我。实验员最后重新计算得到的分析结果才符合要求。

如果当时是“送样”，而不是自己处理样品(称重、烧解等)，得到的结果就无从判断其准确性，更不能判断问题出来哪个环节。当然，实验室出现这样的问题不是大概率，但“送样”模式的实验员没有参与你的科研工作，不知道样品地质背景情况，他无从判断分析结果的可靠性和准确性。或者还可能出现另一种情况，实验员根据你的地质描述，对分析结果进行修正，以达到你送样的要求。这样，不管是哪一种情况，都偏离了样品实验分析的正常轨道。可见，研究人员亲临现场实验分析工作，对把握分析结果准确性和可靠性之重要所在。

亲做实验分析，有助于判断科学结论的正确与否。记得去丹麦国家同位素实验中心研修之前，我对国内某金矿床按照当时流行的同位素定年方法，采用“送样”的模式得到一石英脉型金矿床石英矿物Rb-Sr等时线成矿年龄数据。当时这项工作被博士论文评阅老师认为是该项研究的亮点之一，后来年龄数据也发表了，也得到很多同行的引用和认可。因为它与当时大多数学者对该地区金矿床成矿年限的看法相吻合。但我到了丹麦国家同位素实验中心自己亲手做金矿床同位素成矿定年的相关实验分析时发现，同一个样品同样的化学处理方法，同一台仪器同样的测试分析条件，2次分析得到2个完全不同的Sr同位素比值，完全超出了我当时的认识水平。后来一边实验分析，一般查阅文献，一边与F教授一起演练根据分析结果来计算同位素等时线年龄值，这个过程我才发现，先前“送样”得到的那个成矿年龄结果是多么的不可靠，并对这个结果已经发表了而感到羞愧不已！为什么？做放射性同位素分析专业技术人员都很清楚， 而“送样”者就可能不知其所以然。因此，目前很多“送样”得到的成岩成矿年龄，其实只不过是一个“花瓶”。今年评阅的几篇博士学位论文都出现了这个我先前已出现过的问题。这使我想起：自己亲临实验室了解同位素定年分析过程及其技术原理的重要性。我相信，目前的博士学位论文和发表的期刊论文中一定有一些类似这样“送样”而出现的问题，值得正确对待和改正。

亲做实验分析，可因发现问题而取得创新成果。还是几年前在J教授实验室的同位素分析。我们在进行实验分析前就阅读到日本、澳大利亚等一些西方学者相关文献，他们做的沉积物M同位素分析结果显示：不同地质背景的沉积物有完全不同岩石源(自然源)的M同位素组成。可是，我们得到的结果显示：洞庭湖流域不同地质背景的河流沉积物则有十分相似甚至相同的岩石源M同位素组成。这与已有研究得到的认识截然不同。怎么办，怎么解释，怎么发表文章？这些问题在这些年一直成为心头一恨。但无论怎样思考，前提是我们的数据是可靠的，是没有问题的，因为实验分析是自己亲手做的，自己充分相信这一点。有了这个支柱，接下来就是数据的科学解释问题。后来这些数据经过努力分析，因为提出新的认识而发表了，得到了同行的认可，实现了科学创新。但这个新的认识是没有在课题设计的预料之中的，而是预料之外的出现的新思想。正如去年诺奖得主所说“Science is sometimes thought of as being difficult and frustrating because there is a high failure rate. Really, there are no failures. Rather, there are experiments whose outcome you did not anticipate. This is your chance to learn something new”。但如果实验分析不是自己亲手做出来的，而是“送样”的模式得到的，那因为与前人的研究结果大相径庭，可能不会自信地坚定这些数据，而甚至可能否定这些数据。这样则会出现另一种完全不同的情况。可见，地学研究的实验分析存在不确定性，如果不亲做实验分析，得到的结果特别是依据结果得到与前人相矛盾的认识时，就可能难以坚持自己的结果放弃创新的机会。因此，地学研究亲做实验分析十分重要。在一些国际一流的实验室里，那些作出优秀成果的学者多是整天在实验室摸爬打滚的研究人员。

实验室建设已受到各级政府职能部门的高度重视。但就个人所见，各级实验室为各路科研人员提供现场进入实验室工作的条件等还需得到进一步完善、重视和加强。仅此共勉。

2023年6月10日于南澳