成就辉煌的访学之旅

Posted 2022-12-29 地质

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成就辉煌的访学之旅

作者 |张立生 1928年8月至1930年5月，谢家荣以研究员身份赴欧做访问学者。此次赴欧之行，谢家荣取得了极为丰硕的成果，不仅开创了中国的矿相学，还奠基了中国的煤岩学。尤其在煤岩学方面，谢家荣不仅是中国煤岩学的开拓者和奠基人，更为世界煤岩学作出了重大贡献，是国际煤岩学的先驱人物之一。本文试图依据在采集工程项目中采集到的资料，对谢家荣此次赴欧之行做一个尽可能全面而准确的叙述。谢家荣上世纪20年代末30年代初，谢家荣作为访问学者赴欧洲，并开创了中国的煤岩学和矿相学学科。这些在有关谢家荣传记性的文章中都有记载。但有些文章存在着一些错误，例如有说谢家荣1929年赴德国的，有说他1931年回国的。而且，对于谢家荣此次赴欧之行中有三个月多的巴黎之行，却从来没有人提及。由于南京的中国第二历史档案馆所藏地质调查所档案全宗被长期封存不能查阅，还有一些谢家荣赴欧之行的情况无从知晓，但在采集过程中发现的谢家荣自己留下的一些宝贵文献，还是让我们对此有了比以前更多的了解。我们还特地委托在柏林的谢家荣的长孙谢渊泓博士和长孙媳姚建到柏林原普鲁士地质调查所采访了相关人员，找到了谢家荣当年工作和生活过的地方，以及他当年研究过的煤样品。如此，谢家荣的赴欧之行呈现出更为清晰的轮廓。身负使命，访学德国谢家荣1927年7月奉派前往广州，协助朱家骅筹建两广地质调查所并调查广九铁路沿线地质。在谢家荣1928年1月份起记的日记中，几乎每天都有「 ”晚读德文”和与葛利普、章鸿钊、翁文灏书信来往的记录，显示他已经在为出访德国作准备了，虽然现在还不清楚他与葛、章、翁书信往来所谈具体事项。谢家荣1928年1月3日至6日的日记，见「 ”晚读德文”及与章鸿钊等人书信来往的记录。谢家荣1930年春在德国完成了长篇论文A Preliminary Report on the Microstructure of Chinese Coal（《华煤显微结构的初步研究报告》）（此文较长，由陈廷愚同志翻译成的中译文有近5万字，另有107幅插图。英文文稿存全国地质资料馆和北京大学档案馆。其主要内容一部分于1931年2月以《国产煤之显微镜研究》为题摘要发表在《矿冶》第4卷第15期，另一部分则于1932年12月以《华煤中之植物组织及其在地质上之意义》为题发表在《中国地质学会志》第11卷第3期）。该文章引言部分给我们留下了他此去欧洲的经费支持、拟定的研究内容等—— 早在1928年，作者由中日赔偿基金会派遣，以研究员的身份赴欧在地质方面进行继续研究。作者愉快地接受了这一友好的资助。但基金会事先没有拟定研究题目，完全由作者自己确定。经与基金会主任兼委员章鸿钊和与北京国立地质调查所翁文灏咨询，决定作者应当进行中国煤的显微镜研究工作。该项工作无论在科学上还是经济上都是一项基础性的工作，迄今无论在中国还是国外都没有任何研究者接触过。除煤的研究外，作者从自己的研究思路兴趣出发，志愿提出还应进行中国某些铜矿的显微镜研究。由此就由北京国立地质调查所给作者安排了一套包括煤和铜矿两者都在内的有代表性的标本。同年八月，作者在经过各种必要的准备和安排后准备好了取道西伯利亚的旅行。于月底到达德国柏林，当月继续进行了煤的显微镜研究工作。此外，谢家荣留下的日记表明：他于1928年2月2日乘船离开广州，取道香港，于2月28日自上海抵达南京，任教中央大学地质系。在6月16日下午为农业地质补课1小时后，于次日离开南京，由上海乘船赴北京、天津，领取护照，办理签证以及经苏联（西伯利亚）赴德国的相关手续。谢家荣1928年7月24日在天津领取的赴德国留学护照。谢家荣1928年7月28日赴德国的签证（左）和8月12日从满洲里海关进入苏联时的记录（右）。 8月4日晚，地质调查所同仁为谢家荣饯行，8月5日中午章鸿钊为他饯行。8月8日谢家荣离开天津，经大连、长春、哈尔滨，于8月12日经满洲里海关出境进入苏联，取道西伯利亚，一周后于8月19日抵达莫斯科。在莫斯科拜谒列宁墓和参观教堂及博物馆后即登车西去，于8月21日抵达柏林。潜心研究，奠基中国煤岩学到达柏林后的谢家荣，在大陆饭店住了一夜后搬至摩姆森大街71号，并前往普鲁士地质调查所拜会所长，参观学校。 8月31日，他到德文学校参加考试，被编入中等班。此后，谢家荣或在Strewe家读德文，或到德文学校上德文课，或去柏林技术高校上课，或去普鲁士地质调查所工作。谢家荣在柏林进行的煤的显微镜研究工作完全是在普鲁士地质调查所的可燃岩石研究室，在德国地质学家及古植物学家、煤岩学家、柏林矿业学院院长、柏林大学荣誉教授W.Gothan和国际煤岩学先驱R.Potonie和H.Bode的指导下进行的。由于海运迟至，由中国地质调查所为谢家荣准备的煤样直到1929年2月才运到柏林。在此之前，谢家荣利用G.Cremer于1905—1906年间在中国所采集的、之后保存在普鲁士地质调查所的一套共30件煤样进行煤岩学研究工作。他将这些煤样磨制成薄光片，研究煤的侵蚀结构。这30件煤样分别采自四川邻水、渠江、奉节、南川、广安、广元、天全、荣县、叙永等县，其时代为石炭纪、二叠纪和侏罗纪。谢家荣仔细研究了其中19件样品——用透射光研究标本的薄片，用反射光研究标本的磨光片，用氯酸钾和硝酸的混合液处理后再用氨水处理，再在显微镜下研究处理后留下的残渣。研究成果于1929年4月以A Microscopical Study of Some Coals from Szechuan, S. W. China（《四川石炭显微镜研究》）为题发表在《中国地质学会志》第8卷第1期，后被英国《燃料》杂志转载。文章附有5个图版共25张精美的煤显微结构图片。这是中国地质学家进行煤岩学研究的开篇之作，中国煤岩学的奠基作之一。 1929年2月，地质调查所为谢家荣准备的煤样到达柏林，加上两广地质调查所寄到的15件煤样，总共90件。这批煤样几乎是中国最有代表性的煤，煤质各种各样，从褐煤到无烟煤均有；其时代自石炭纪到第三纪；标本采自各地，囊括中国19个省，此外还有两件蒙古的煤样。这些煤样至今还保存在联邦德国地质与资源材料研究所的样品馆内。谢家荣由此正式开始研究这些煤样。研究内容包括它们的显微构造、煤中残留的植物和植物组织。至今保存在联邦德国地质与资源材料研究所样品馆中的中国煤样品和标签。谢渊泓、姚建摄联邦德国地质与资源材料研究所的样品馆（左），谢家荣在德国期间研究的中国煤样品现在仍存放在这里；样品馆中 K7柜里第14、15、16屉中的中国煤样品（右）。谢渊泓、姚建摄谢家荣对大约20件中国从石炭纪到第三纪、从褐煤到无烟煤的标本，使用H.G.Turner及C.A.Seyler的侵蚀法进行研究的成果，以Atzstrukturen in der Kohle（《煤的侵蚀结构》）为题发表在德国Arbeiten aus dem Institut fur Palaeobotanik und Petrographie der Brennstein（《古植物和可燃岩岩石学研究所学报》）第2卷第1期上。文章概述了1910年前后H.Winter和C.A.Seyler用氯酸钾溶于浓硝酸的溶液进行侵蚀的方法、1923年美国宾夕法尼亚州立大学无烟煤研究所的H.G.Turner等使用喷焊管火焰将煤的磨光片表面灰烬的侵蚀法即火焰侵蚀法、T.B.Williams的氯氧化硒侵蚀法以及Iwasaki的氢化萘侵蚀法，并详细给出了各种标本侵蚀前、后在显微镜下所显示的结构。研究结果表明，C.A.Seyler侵蚀方法（用铬酸与硫酸的混合物作侵蚀液）效果最好，可得到煤中清晰可辨之结构不同的木质组织、树皮组织、薄壁组织细胞和树叶表皮等植物组织结构。尽管煤的磨光片侵蚀法是必不可少的，侵蚀法产生的结构通常特别清楚，但可惜它保留的时间不长，当薄片暴露在空气中一段时间后便被破坏了。文章详细描述了作者首创使用的一种能够长时间保存煤的侵蚀结构的纤维素印模法。谢家荣在德国的煤岩学主要研究成果于1930年10月发表在《中国地质学会志》第9卷第3期，即A Preliminary Petrographical Study of the Peipiao Coals（《北票煤之煤岩学初步研究》）和A Some New Methods in Coal Petrography（《煤岩学研究之新方法》）两篇文章。以及1931年2月以《国产煤之显微镜研究》为题发表在《矿冶》第4卷第15期，1932年12月以On the vegetable tissues and flora in the Chinese coal and their geological significance（《华煤中之植物组织及其在地质上之意义》）为题发表在《中国地质学会志》第11卷第3期。其中，《北票煤之煤岩学初步研究》一文对北票煤的宏观及微观煤岩学特征进行了系统描述与研究，指出北票煤主要由木质成分和角质层组成，含有一定数量的木栓层碎片；孢子、树脂等成分只在No.5煤层中较为丰富，在其他煤层中相对稀少；木质成分可进一步分为丝炭、木煤和木质镜煤三种类型；矿物质与丝炭具有一定的共生组合关系，前者充填于细胞腔之中，因此有可能将丝炭颗粒从煤中分离出来，从而降低煤的灰分含量，改进煤质。这一成果开了将煤岩学研究与煤质可选性评价结合起来的先河。而《煤岩学研究之新方法》一文则是谢家荣对世界煤岩学的重要贡献，正是这篇文章以及他的其他煤岩学研究成果，奠定了他作为国际煤岩学先驱之一的地位。在此之前，国际煤岩学界使用了薄片、光片和侵蚀法与酸解法研究煤，但所有这些方法都是在常光下进行的，而谢家荣则首创将偏光显微镜运用于煤岩学的研究，取得了令国际煤岩学的先驱们赞不绝口的成果：在正交偏光下观察煤的非均质性的强弱可以判定煤的变质程度；在正交偏光下研究无烟煤，其效果格外显著；用偏光显微镜研究煤，「 ”煤中组织，纤悉毕露”，而在常光下没有显示的硬煤的原始条带状构造及原始细胞形状的构造或颗粒边界，镜煤、暗煤和丝煤的条带构造，显示得非常清楚，使H.G.Turner等的火焰侵蚀法变得没有必要；将油浸法用于煤岩学研究获得了非常好的结果，不仅能够区分煤质和矿物物质，而且能够在煤的磨光面上区别常见矿物；在正交偏光下使用油浸法，便会使煤玉显示出清楚的、在常光下根本看不出的棕色薄壁组织的木质构造；将斜照法用于煤光片的研究取得令人非常满意的效果…… 《煤岩学研究之新方法》的发表震动了国际煤岩学界。煤岩学的几位先驱人物纷纷致信谢家荣盛赞此文：英国学者C.A.Seyler在1931年5月12日致信谢家荣，称煤岩学新方法的文章特别有意义，非常有价值；同年7月16日他又致信谢家荣说：「 ”我正在学习你的《煤岩学研究的新方法》，已经证实了威尔士无烟煤的非均质性”；煤岩学先驱之一、英国的C.A.Seyler在1931年5月12日致信谢家荣，称煤岩学新方法的文章特别有意义，非常有价值（左），7月16日他又致信谢家荣称正在学习谢家荣的《煤岩学研究的新方法》，已经证实了威尔士无烟煤的非均质性（右）。 1932年1月8日，煤岩学先驱之一、芝加哥大学地质系教授J. Fisher致信谢家荣，称读到了煤的侵蚀结构的文章，非常精彩，希望得到煤岩学研究新方法和北票煤的煤岩学研究的文章； 1932年1月8日， J. Fisher致信谢家荣称读到了煤的侵蚀结构的文章，非常精彩（左）；1932年2月25日， H. G. Turner致信谢家荣，感谢寄去的煤岩学文章，特别对使用油浸法和偏光显微镜研究煤的方法感兴趣（右）。 1932年2月25日，美国学者H.G.Turner致信谢家荣，感谢寄去的煤岩学文章，特别对使用油浸法和偏光显微镜研究煤的方法感兴趣，表示如果偏光能够区分丝炭和镜质组，一定会对煤组分的解释有莫大的帮助； R.Potonie也对谢家荣的上述两篇文章给予高度评价…… 深入研究，开创中国矿相学自1929年3月19日起，谢家荣在柏林开始中国铜矿的矿相学研究。该研究开创和奠基了中国矿相学。当时，谢家荣所研究的标本是由地质调查所专门寄到德国的，由丁文江1914年采自四川会理天宝山、鹿厂和云南东川的，以及谢家荣和刘季辰1923年采自鄂东南大冶和阳新的铜矿石。在柏林的普鲁士地质调查所工作期间，谢家荣曾于1929年3月与煤岩学家H.Bode夫妇一起赴野外考察地质，先后到Finkenherd、Goslan、Steinberg等地，参观和考察了Brown煤矿、Rammlsberg铅铜矿等。7月还到平原地区做过地质考察。 1929年9月下旬，谢家荣经慕尼黑抵达弗莱堡（Freiberg），自10月起在弗莱堡大学矿物系，与著名矿床学家史奈德洪(H.Schneiderhöhn) 及金属矿物显微镜研究的著名学者兰姆多尔（P.Ramdohr）一起进行研究工作。在离开德国回到中国后，谢家荣与这两位学者有着长期的交往。谢家荣在德国对中国铜矿的矿相学研究成果，于1929年12月以Geological and microscopical study of some copper deposits of China（《中国几种铜矿之地质及显微镜的研究》）为题，刊于《中国地质学会志》第8卷第4期。文章用12个图版30张显微照片，展示了铜矿石的矿物成分、结构、共生组合。该文的矿相学工作是中国矿相学的奠基性工作，其所附精美的矿石显微结构图片后被兰姆多尔收入其著作Ore Minerals and Their Intergrowth中。此外，我们在采集工作中发现的谢家荣与史奈德洪的通信表明，早在1931年，史奈德洪便已经将这些精美的图片收入其著作Lehrbuch der Erzmikroskopie（《矿相学教程》）中。 1931年10月2日史奈德洪给谢家荣的信，称「 ”《矿相学教程》已经好了，我将通过Verlag Bornträger出版社直接寄给您”。从欧洲回国后，谢家荣于1931年在国立北京大学《自然科学季刊》第3卷第7期上发表了题为《几年来显微镜研究不透明矿物之进步》的论文，全面、详尽地介绍了矿相学各个方面所取得的进展。法国之行 1930年2月4日，谢家荣夫妇（谢家荣夫人于1929年4月从国内抵达柏林）离开弗莱堡并于当晚抵达巴黎。在停留巴黎的这三个多月里，除读法文外，谢家荣还曾到巴黎的矿物研究所和实验室工作，结识了法国矿物学家J.Orcel等人。 5月17日，谢家荣夫妇离开巴黎，次日抵达柏林并踏上归国旅程。 5月20日抵达莫斯科，后取道西伯利亚，经伊尔库茨克（5月25日），于5月27日回到国内。由此可知，谢家荣以研究员身份赴欧做访问学者的准确时间是1928年8月至1930年5月，所用经费由中日赔偿基金会提供，其研究内容有二：一是经与章鸿钊和翁文灏商定的煤岩学研究，二是谢家荣自己决定的中国铜矿的矿相学研究。此外，他还用了三个半月时间去法国矿物研究所进行矿物学的研究和学习法文。谢家荣此次的赴欧之行取得了极为丰硕的成果，不仅开创了中国的矿相学，还奠基了中国的煤岩学。尤其在煤岩学方面，谢家荣不仅是中国煤岩学的开拓者和奠基人，更为世界煤岩学作出了重大贡献，是国际煤岩学的先驱人物之一。（作者系原国土资源部成都地质矿产研究所研究员）《中国科学报》 (2019-09-20 第8版印刻原题《谢家荣：成就辉煌的访学之旅》)