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《休闲读品》网易博客

全新的人文地理杂志,提倡带着思想去旅行

 
 
 

日志

 
 

当代地球科学需要全方位的革命  

2017-09-30 18:51:00|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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文/杜乐天

 

 

当代地球科学为什么会发生变革

    现代科学大体上由三方面的要素构成:(1)观测、实验;(2)结论、理论;(3)科学观。观测、实验是科学研究的基础和前提,通过反复的实验和观察,能形成一些确定的判断和解释,这就是理论。科学观是更具根本性和统领性的观点。它一部分来自于观测、实验的经验积累,另一部分来自思维方式的变革。正如爱因斯坦所说的“你能不能观察眼前的现象取决于你运用什么样的理论,理论决定着你到底能观察到什么。”

    在上述三方面的要素中,任何一方面要素的变化都会引起科学知识体系的变化。所不同的只是观测、实验以及单一具体理论解释的变化引起的只是局部性的变化,而科学观的变化将会引起全局的变化,即是革命性的变化。

    地球科学也是经过多次变革,才发展成今天这个样子的。笔者将近代以来地球科学的发展粗略地划分为两个阶段。第一阶段是岩石水成-火成论阶段,大致从十八世纪七十年代一直延续到十九世纪后期;第二阶段是固定论-活动论阶段,从二十世纪初期魏格纳提出“大陆漂移说”到六七十年代现代板块理论的确立,基本上活动论取代了固定论。

    自二十世纪八十年代以后,地球科学在观测和实验方面有了突飞猛进的发展,新的技术和新的证据、新的解释理论层出不穷。这些发现推进了地球科学各领域的局部变革。在此基础之上,新的地球科学观已经形成,可称之为整体性的流体(气体)地球观。这一系列变革意味着地球科学已经进入(虽然是刚刚开始)到地球科学的第三个阶段:从固体地球观转向流体(气体)地球观。

    前两次地球科学的变革都是西方人为主角。这一次我们可以自豪地说:中国科学家站在了地球科学变革的最前沿,以原创性的独立思考对地球科学的新革命做出了最核心的贡献。数十年以来,笔者和我们的研究团队,以及国内其他富于探索精神的学者们一同完成了从观测、实验到理论升华,再到根本科学观创新的全部过程,已经形成了全新的地球科学知识体系,本专题就是这些新贡献的一个初步的总结。

 

2 地球科学理论的形成过程及知识形态

    和一切新科学理论的创立过程一样,我们对地球科学新理论的探索也分为“破”和“立”两个方面。

    所谓“破”,就是对现有理论的怀疑、批判,这个过程从1961年算起,到2006年,共用了45年时间。1996年在拙作《烃碱流体地球化学原理——重论热液作用和岩浆作用》中,笔者提出了48个对当代地球科学质疑的问题。2006年在拙作《智慧——悟、清、善》中扩大到84个问题。“破”的过程充满了艰难,遭遇各种非议,克服了各种阻力,也得罪了不少“权威”“尊神”。这是建立新科学理论必然经历的洗礼。

    所谓“立”就是要提出一套能解决问题的新理论、新观念。光“破”不“立”是建立不起新科学的。科学研究不仅要提出问题,还要解决问题。在“破”的同时,笔者就开始思考“立”的问题,一直到2014年,才算基本上完成了新的理论建构,前后达54年。

    我们所“破”的是什么?就是现在仍然盘踞在大学课堂中的当代地球科学主流知识体系。这个体系基本上是地球科学发展史上第二阶段的产物,其总的特征就是分散的、割裂的固体地球观。这种观念将地球视为地核、地幔和地壳等固体物质组成的球体。虽然也承认流体的存在(如地幔软流层和水圈、大气圈),但认为其只是从属性的因素。虽然也有了活动论的观念(如板块学说),但由于没有破解固体地质体运动变化的真正原因,从而使板块学说处于虚妄不实的状态。同样,由于没有对地球形成整体性的科学认识,只是从各个专业领域能观测到的经验证据出发,构建起了看似面面俱到,其实分散凌乱、缺少内在联系的地球科学知识体系。地质学和地球物理、地球化学是脱节的,岩石学和矿床学是脱节的,岩石学内部沉积岩、岩浆岩、变质岩的成因是脱节的,矿床学内部沉积成矿与热液成矿是脱节的,等等。总而言之,一个完整的地球被理解为割裂破碎的山河,而将缺少内在逻辑联系的知识碎片强行穿缀为教条化的知识体系。

    需要强调指出的是,在这种知识体系的形成过程中,西方分析型的思维方式、本体论剖析的方法和实证主义的观点显示出明显的弊端。分析过分,导致地球山河支离破碎,越分越细相互越疏远,不知整体为何物;本体剖析精深过度,导致无谓的繁琐和八股,大量分析、测试、实验用到并非要害问题的精雕细刻上,而不知群体间相互关系有何缘;实证主义则要求一切都应证明而不管是否必要,必须在洋书上找到根据才能算数,导致科研成果评价标准上的严重扭曲以及对思维独立判断和想象力的虚无态度。唯西方马首是瞻的习性根深蒂固,言必称希腊的学风源远流长,导致很多学者在自己的文著中光摆材料不讲理,精于立柱、疏于架梁,难成体统。

    要破现有的主流知识体系,更要破的是形成、维持这种知识体系的思维方式。

我们新建立的是什么?一言以蔽之,是整体化的流体(气体)地球科学观。

经过艰辛的探索,我们发现,幔汁辐射(地球排气作用)是建立整体地球科学的一条统纲,控制地球演化和其运动演化的总根源就是幔汁辐射。幔汁辐射决定了地球不仅有固体圈层,还有五个气体圈层共同组成。幔汁辐射造海、造陆、造山、造盆,决定了地壳构造的形成和变化,是固体岩石圈、水圈、大气圈变化的重要原因;幔汁造岩、造矿,是岩石、矿床的重要成因;幔汁辐射还是地震、特大雾霾、台风转向、特大暴雨,乃至森林大火的重要原因。以幔汁辐射为统纲,不仅可以建立起大地构造、岩石学、矿床学的内在联系,还可以将长期以来互不交通的地质学、海洋学、地震学、灾害学、环境学、地球物理学等领域沟通起来,形成一套真正完整的地球科学知识体系。

    我们目前面临的现状是,新理论体系虽然已经建立起来了,但仍只有少数处于科研前沿的同行才了解。大多数高等院校的学者,还不了解或者说只是部分了解新理论。旧的地球科学理论仍占据主导地位,正在复制着一批又一批的本科生、研究生。这些青年人从一入学起,被灌输的就是陈旧的、错误的固体地球观。这种观念将影响他们未来十几年或者终生。在这种观念影响下,他们的科学研究工作也会误入迷途。他们也将和笔者一样,花数十年的时间,才能摆脱旧观念的束缚。为了避免这种现象持续发生下去,我们编写了本专题,向广大同行和青年学者,介绍新的整体性的流体地球科学的基本原理。作为一种全新的科学观指导下的理论,其知识表达方式与现有地球科学知识体系有很大不同,以幔汁辐射理论为统纲,简明扼要地介绍了幔汁的由来、成分及作用,提供了支持这些观点的实验观察证据(而不是按现有的地质学、岩石学、矿床学的专业领域表达知识),这样才能凸显出新地球科学内在的统一性、整体性。

    但对于已经习惯于现有知识体系的读者来说,这种表达方式和他们旧的习惯相扞格,一时不好入门。所以,本篇文章,按现有的学科分类,逐一阐明新理论将引起的重要变革。

    我们并不是完全排斥现有的地球科学专业划分模式。按照新的流体地球科学原理,仍然可以按地质构造学、岩石学、矿床学等专业来传授知识。但是,所不同的是,各门专业知识其背后都有幔汁辐射这个总原理、这个统纲在起作用,每门专业知识就不再是分散的、零乱的、局部观测结果的杂拼,而是对一个统一的地球来自不同角度的更深入的认识。

    在新的流体地球科学原理的指导下,未来地球科学知识的构建方式也将发生深刻的变化。当一批又一批的年青人从开始时就接受到新的理论洗礼的话,他们自然会创造出许多新的知识构建方式。

 

当代地球科学主要领域存在的问题及变革方向 

    当代地球科学知识是个庞大的体系,由数不清的研究文献构成。比较典型的代表是各个专业领域的大学教科书。他们是新进入这个领域的年青人最先接受到的知识读本,而其打下的知识框架,将会影响这些人的一生。从知识形态上讲,这些教科书也是较简明、系统地表达旧的地球科学观的文本。所以,我们将其视为具体的批判对象。现在出版的任何一种地球科学的各专业领域的教科书,无论是多么新近出版的,都是在旧的固体地球观指导下编写的,足以反映旧的观念。限于篇幅,恕不一一列举具体书目,只是提示读者,下文中提出的各种问题,所批评的知识对象,大部分都存在于这些教科书中。

    系统地改写现存的地球科学各专业领域的教科书,是项庞大的工作,有待于各领域的学者(特别是年轻学者)共同完成,也非这篇简短的文章所能尽述。这里,笔者只是将于2006年就提出的《对西方当代地球科学理论的怀疑与新见(84个问题)》按大致的学科,重新列举如下。这些问题已足以动摇现有的各学科知识的基础,在提出这些问题的同时,有些地方也点出了解决问题的方向(总的原则是以“幔汁辐射理论”作为解决问题的总纲)。

    1当代大地构造学(含地质构造学)中存在的理论缺陷

    1.板块理论。

    板块说除了可以被接受的事实材料以外,值得认真加以重新审鉴、重新识别的还有多处。就笔者肤浅所见,归纳起来(其中也包括众多前人观点)可以列举如下:

    (1)“五个缺证”:

    ①证明不了俯冲带的普遍存在。

    ②证明不了地幔对流。

    ③证明不了存在Plume、Hot spots。

    ④证明不了存在只是物理性质意义上产生岩浆作用的纯热流(实际上是载热、生热的物质流体)。

    ⑤证明不了存在壳幔循环。

    (2)“四个矛盾”:

    ①大洋底不全是玄武岩,存在大量中酸性岩浆岩。

    ②洋底中发现大片残留沉没的古陆。

    ③晚第三纪以后的青藏急速隆升不再是印度板块的俯冲挤压。

    ④洋壳俯冲挤压不可能导致弧后拉张。中国大陆东部不是弧后拉张。

    (3)“五个无力”:

    ①无力回答板块运动驱动因素究竟何在,它只阐明了形态学、运动学问题,没有回答机理学、动因学问题。

    ②无力回答中生代以前的海洋、大陆演化历史。

    ③无力解释大陆地质。

    ④无力回答岩浆作用、热液作用、变质作用及成矿作用的化学原理。

    ⑤无力把水圈、气圈、岩石圈相互作用以及无力把气象、海洋、地震、火山、厄尔尼诺、森林区域性大火等自然灾害联系为一个整体地球科学。

    (4)“八个疏漏”:

    ①忽视地幔流体的重大地球动因学功能。

    ②忽视对Mantle Plume的化学组成破解。

    ③忽视上地幔软流层、底辟体及地壳低速带的成因。没有溃变概念。

    ④忽视裂谷作用。

    ⑤忽视重垂直运动。

    ⑥忽视地壳、地幔运动的多幕性、久远性,历史观点薄弱。

    ⑦忽视陆沉区。环太平洋两岸的构造、岩浆、成矿的对比是一种误导,两边差异很大,也不可比。

    ⑧地球动力学只在力、热两个范畴中求解并未能走出理论困境,仅仅考虑这两个因素(当然,它们都很重要,是不可少的重要条件)是不够的。深部流体这一参数的引入,将会使地球动力学方程演算重新起灶。

    2.颤动构造(Meyerhoff父子)理论,是对板块学说一个彻底的批判,有重要历史价值。但它忽视地幔流体的重要性。

    3.拆离(伸展)构造,是大陆构造的重要新进展,理论跃进。但缺乏与地球物理密切联系。尤其是忽视地幔流体的参与,忽视拆离和伸展起源于幔壳的溃变体上隆,尚未脱离固体地球观的窠臼。拆沉之说不妥,下地壳轻,在上地幔软流体中沉不下去。

    4.在大陆构造研究上许多古海沟、俯冲的恢复都很牵强,硬套板块思路。尤其是把地球内部流体看作俯冲带下去的海底沉积物和水的循环是很成问题的。

    5.在大地构造研究上只考虑力、热是不够的。普遍是忽视幔壳的溃变(由幔汁渗入引起)。最初的板块动力来自何方?一直是谜。至于构造摩擦热也经不起推敲,摩擦热很有限。很多强摩擦的剪切带上并不见岩浆。

    现在的大地构造只考虑地壳是太浅了。一定要和上地幔软流体的活动相联系。凡是只限于注意地壳中的力热影响难以有重大的理论突破。至于把热归之于地球内部放射性热,也与事实不符。地幔中U、Th、K含量极低,不可能造成熔融。地幔从来没有全部熔融过,这是常识。大地构造研究不可缺少对岩浆活动规律研究这一重要内容,而岩浆活动本身就表明不光是力热的因素。大地构造是地幔流体参与下幔壳溃变运动的产物。

    6.大地构造只注意研究岩片、岩块的形变、位移、碰撞、分裂而忽略物质成分研究,不利于深刻规律的发现。运动学不等于动因学。

    现在的大地构造研究还远远上升不到地球动力学的认识高度。不是实际资料不够,实际上世界各地地质研究和各种探测结果已经相当丰富。不必等待国外同行,中国人为什么不能提出新理论?

    7.地幔柱理论是空洞的,只靠用有机树脂做的人工加热实验与自然界相差甚远。地球是硅酸盐固体,有巨大的粘滞性及内摩擦。另外地球内部不存在类似筒状、羽状热柱。半个多世纪了,连是什么化学成分都没有解答。我们的研究证明,这是幔汁喷流。

    8.热点说也有类似重要缺陷。事实证明不存在脱离物质的单纯热性。热流的载体究竟是什么?至今未给解释。试问光是热流怎么有时出现岩浆,有时出现热液,有的生成油、气?为什么还有低温岩浆(NaCO3熔浆才550℃)?金伯利岩为什么没有岩浆?金刚石为什么没有被热流烧掉?……全球划分出来60多个热点区完全可以用幔汁喷流区来代替。须知,当初提出Plume、Hot spot的学者都是搞物理的,缺少地球化学知识,居然把地球只看成是单一物理体。然而地球是物质的,物性不可能脱离物质。

    9.地幔对流说又是一个理论误区。此说也是搞物理的人士提出的。他们(尤其是西方学者分科太窄太偏)不知道地球的地质研究成果。例如无论是地幔还是地壳都已经分出好多层,表明没有地幔对流,双层对流也缺乏依据。再说,对流的推动因素是什么?如果是热,岂不又陷于幔柱、热点的上述理论陷阱之中?地幔对流热物质上升,为什么冷的一半又能下降到深部?理论的虚构性之强,稍有头脑者不可能信以为真。洋壳重可以俯冲,大陆壳轻,不可能产生俯冲。

    10.大地构造的板块理论把板块越分越小。原来地球只划分了6片,后来划出了几百片。实际与昔日称为“陆块”含义重复。当然,板块一词今后可以沿用,但板块构造理论在大陆上是失效的,登不了陆。2002年美国构造学家发表白皮书正式承认了这一缺点。他们现在提出“流变”是更重要的构造理论。

    11.一旦把大地构造基本概念转向“幔壳流变”,就等于宣告统治地球科学几百年的固体地球观的寿命终结。我们20多年前即提出了应该代之以“流体地球观”(强调地质运动主要动因源自类似病毒的幔汁溃变效应,而固体则是被动的)。后来我们又提出“气体地球动力学”和“幔汁辐射”为地球动力学的基本内因。

    12.人们往往重视大量因子。其实它们并不重要。真正触发动荡的是小量超临界因子。大量因子是保持平衡的条件。但当环境变化到稳定将要被破坏的临界点时,此时只需要叠加上一个小量因子,即可触发事件的发生。近期我们对地幔流体的研究证明,地球内部最具决定性的促变因子是由地核向外辐射的H、H2流(氢流),是它造成了地幔流体(幔汁)。幔汁由氢型幔汁向上穿透下中地幔到上地幔后变成富Na、K的碱性幔汁;然后再向上进入地壳后转为氧型幔汁。这类幔汁只要有0.n%(体积)即可使原来为稳定固体的幔壳发生几千万、几亿km3大规模溃变、肿胀。最近全球的GPS定位测量证明,南半球在膨胀,北半球在收缩。这是用地幔柱、热点、地幔对流三大旧有理论无力解释的。现在发现不仅幔汁是地球膨胀之因,我们还发现上地幔的8个溃变具体标志。前述的“流变”就是其中之一。早在1990年我们即发现地幔的应变速率及有效粘滞度会随幔汁的渗入、断键、弱化、致熔而大大加快和变小。现已被众多新进展所证实。

    13.今后的大地构造研究应向深入研究幔壳溃变软流运动过渡。着重研究遍及全国及全球种种地球物理精密测量的各地区深部存在的种种状态的低速体、软流体。这里才是重要的地球内动因信息库。过去几十年的大地构造只注意地壳运动,下一步最好把注意力集中到上地幔的软流溃变运动。

    14.现在人们已经注意到地幔隆起,往往把成岩、成矿和构造活动与此地幔隆起挂钩。但是要小心,因为:

    (l)地幔隆起已经不是活着的低速体、软流体,恰恰是已经“死”了的过去任何地质时代的低速体、软流体。

    (2)地幔隆起已经不再具备地球内动因效应。它早已冷却、固结,其中的地幔流体早已向上消散。而且时间也难以确定,很可能是海西期、加里东期或更老的。越老联系起来越渺茫。

    (3)当代地球物理所测得的结果只能适用于分析近期地质活动,顶多上推到晚第三纪。再往早推就会更加多解。因为盆地沉降中心老在游移就是一证。

    15.盆地之下的低速软流体总是不断迁移。盆地是许多油、气、煤、铀、多金属等的聚宝盆。至今盆地研究满足于层析地层学。热了一阵子,现在又凉了。那种精细工作太繁琐,只能小区域精雕细刻,不可能也没有必要整个盆地实施。另外,盆地的分类只注意大地构造分类,只是把盆地当成破盆,忽略许多物质成分成矿的地球化学。实际上存在“盆地矿套”的新认识。盆地至少有以下属性:①破盆;②水盆;③气盆;④煤盆;⑤油盆;⑥盐盆;⑦碱盆;⑧酸盆;⑨热盆;⑩铀盆;!1沙漠盆。

    16.拉张盆地里的所谓岩浆岩,除玄武-安山岩之外所谓的流纹斑岩、粗面岩等侵入岩实际上是地层或玄武岩的切层热液硅碱交代岩。

    17.大地构造的动力只考虑到一个板块冲撞另一个板块,这只是第一步。除运动学、形态学基础研究外,尚需考虑地球的三大动力来源:①重力;②自转速度变化;③天体作用力(地球固体潮和幔汁潮以及磁影响)。重力在决定水平运动上的重大作用长期被人忽视,好像重力只影响垂直运动。其实不然,应该看到溃变体上隆必然会产生顶界面的斜坡(只要有1/1000斜度即可)。由于溃变体己经不再产生摩擦阻力,斜坡面之上的岩石圈必然产生重力滑动的水平位移,造成裂谷开裂及大陆漂移。如有另一板块挡路,于是发生碰撞。

    2 当代岩石学中存在的问题

    岩浆作用中的错误结论

    1.花岗岩浆分异出热液。热液主体不可能来自岩浆分异而是来自幔汁。

    2.酸性小岩体不是岩浆后期补充侵入,它们是高温幔汁硅碱交代体。

    3.岩浆分异鲍温序列与自然现象有矛盾。

    4.结晶分异是老概念,早已过时。基性超基性岩浆也不例外。

    5.岩浆是受热而熔融的理论不符合事实,熔融不是单纯的加热,必须有流体参与。

    6.岩浆—交代之争是不必要的,这不是非此即彼的二元简单对立。

    7.花岗岩体晚期Na转折是表面看问题。不是钠转折而是高温钠交代。自变质实际上也是碱交代。

    8.花岗岩的磁铁矿型、钛铁矿型分类的荒唐。

    9.花岗岩成因分类的繁琐。长期陷于无谓的成因激烈之争。另外把富硅岩称为酸性岩不妥,酸不等于硅。

    10.岩浆岩岩石学分类的截然划分,有非此即彼之嫌,忽视中间过渡。

    11.玄武岩浆的低比例熔融的认识欠妥。双峰岩不是岩浆岩,是玄武岩的硅碱交代岩。

    12.橄揽石—斜方辉石—单斜辉石的难融程度递减顺序的实验结果与自然实际不完全相符。

    13.碱性岩定名的神秘化,其中一系列的矿物奇怪命名复杂、晦涩,没抓住要领。

    14.实验岩石学中不考虑地幔流体是严重的理论缺陷。岩浆是气成的。

    15.把超基性岩当作始祖性岩浆值得怀疑。

    16.金伯利岩被归为岩浆岩类是个问题。它不是岩浆岩,是气砾岩、气砂岩。

    17.油气盆地中的所谓流纹岩、粗面岩实际上是砂页岩或玄武岩的硅碱交代岩,不是岩浆岩。

    18.爆破角砾岩定为岩浆岩不妥,它是热液岩。

    19.斑岩有的是岩浆岩,有的是高温热液交代岩。

    20.绿岩系成因认识的混乱,研究表明它是MAS过程产物。

    21.蛇绿岩套中硅岩成因说成是有孔虫沉积,不妥。

    22.云英闪长岩、煌斑岩等成因解释的混乱。

    23.岩浆矿床并不是岩浆造矿,只不过是热液在岩浆介质中交代作用的金属富集。这种热液实际上是幔汁。

    24.曾热闹了一阵子的花岗岩体地层层序单元填图现在早己经凉了。

    3、变质作用中的理论缺陷

    1.变质作用只注意PTt(P压力,T温度,t时间)是有缺陷的,流体参与不能忽视。

    2.变质岩的岩性恢复还原法很不完善,只注重单岩性恢复是不够的。没有认识出来古老的变质了的古老碳硅泥岩系。研究证明碳硅泥岩系乃是晚太古、整个的元古界最重要的沉积岩系,而且是一系列大型Fe、Zn、Cu、U、Au等层控矿床的赋矿围岩。孔达(兹)岩系没有新意,实际上就是变质了的碳硅泥岩系。埃达克岩也只是一个新名词,没有多深含义。

    3.层控矿床是个陈旧的老概念,早已过时。

    4.“退变质”的概念是一个误判。它就是一般的热液作用叠加,和早期变质作用无关。

    5.“灰色片麻岩”的神秘化。实际上就是变质了的碎屑沉积岩系。

    6.变质岩只注意变质忽视变形和构造;同样,构造学又只注意形变忽略质变,都是西方割裂型思维。二者同时俱在,不可分开研究。

    7.变质岩研究受岩浆万能论影响至深,把本来是交代岩全部还原为岩浆岩。变质岩原岩恢复也很少有热液蚀变岩、构造岩的恢复,很不妥。

    8.“正变质”“副变质”的划分太粗。有西方非此即彼的思维缺陷(“正”是指原岩为岩浆岩;“副”则指沉积岩系)。这种二分法必然把蚀变岩、构造岩开除在外。

    9.变质作用绝非封闭体系,也非等化学相变。把变质岩的变质级别分为麻粒岩相-绿片岩相,是只考虑温压忽略流体作用,不完全符合自然实际。混合岩系又该放在何处?

    10.把伟晶岩归于岩浆岩不合适,归于岩浆后气成也有问题。伟晶岩实乃碳硅泥岩系地层或岩体顶盖相在幔汁参与下的变质分相(浅色体)产物。它与岩浆作用可以无关。

    4 当代矿床学(成矿学)存在的错误认识

    1.热液不是从酸性阶段开始,它是从强碱性阶段开始的。

    2.热液中H2O的来源分析不妥,H2O主要是深部H2、CH4氧化。地层水的作用被夸大。

    3.H、O同位素模式图害人不浅,应当彻底抛弃。

    4.热液成矿早期岩浆水到晚期大气降水参与的结论公式化,也应当放弃。

    5.自然界不存在独立的内生低温热液作用,在其前和深部肯定还有高温、中温阶段。

    6.超大型矿床的提出是一个理论误导,是主观想象;研究后的结论和研究前差不多,并无新意。

    7.低温热液矿床实乃高温幔汁的最远一端而已。成矿作用怎么能归结为简单的温度问题?

    8.热液蚀变矿物定名异常混乱。这“化”、那“化”之间到底是什么关系?

    9.热液矿床成因分析是当今矿床学中弄得最混乱的一个领地,典型的一头雾水,胡乱解释,极不严格。

    10.热液成矿只对矿体本身精细解剖不可能得出完整的成矿规律认识。成矿时的温度,压力,包裹体成分,pH值,含盐度,O、C、S、D同位素分析,稀土分量模式等数据成了公式和八股。它们只是一些成矿条件,有的仅仅是些标志,不能看作成因。成因主要回答矿源、迁移、富集过程和机理。

    11.把热液成矿按元素划分是找矿事业的需要,但在理论研究上对了解热液成矿总体规律很有害。西方思维方式是热衷于分类,而且分类太细、太死。我们还需要归类、合并。不可能一个元素矿床一个热液成因。

    12.热液成矿中的矿源问题的无端神秘化和胡乱推测。矿源基本上是来自碱交代作用对岩石中分散矿质的交代、带出。热液成矿忽略矿根相的碱交代研究,是一大理论疏漏。

    13.热液中的石英长期不被人关注。实际上它是热液成矿、找矿非常值得剖析的信息库。我们称之为“硅谜”。

    14.热液研究奇怪的是只注意水(H20),这是一大偏见。普遍忽视碱(Na、K)。我们称之为“碱盲”(很多深妙的成矿机密恰好蕴于此中)。

    15.奇怪的是石油、天然气居然从热液矿床这一大类完全划了出去。说生物成矿,至今疑点重重。现代新进展证明石油、天然气也是热液作用成矿,是幔汁上涌的减压降温相变产物。

    16.生物成矿是少数个例。一有有机质就说是生物遗体,这是一种非理性的臆断。新进展表明黑色岩系地层中碳主体是深源无机碳喷流。

    17.当前把热液作用成矿只归结于“热水沉积”“海底烟囱、Sedex”,结论太肤浅。至于水-岩(玄武岩)反应和海水下降受热又上升,均是臆想,和实际不符。

    18.铀必须呈U6+迁移,只有还原才能成矿的认识是片面的。U4+也可以迁移,不发生还原只要酸化也成矿。

    19.砂岩型铀矿的氧化还原理论有很大缺陷。沉淀U的不是什么植物残屑、黄铁矿、粘土矿,主要是天然气(H2、CO、CH4)的还原和酸化。石油对地层U起重要的预富集作用。砂岩型U是表生条件下的常温碱交代作用机制。干旱区地下水是碱性水。

    20.国外没有“碳硅泥岩型铀矿”一说。这是中国人的发现。元古界碳硅泥岩系是巨大的铀库,是澳加不整合脉型铀矿的理想基底。

    21.许多金属矿床由于缺少测龄条件不知何为“矿岩时差”。根据矿床紧靠小岩体就认为是岩浆分异成矿的认识不妥。

    22.许多研究者不知道碱交代作用以及成矿的重大价值。热液碱交代作用地球化学原理至少有22条基本规律。这22条实际上就是22个问题(现在归在一起只算一个问题)。

    23.国际上也不是不注意流体的重要性,但概念狭窄,只提及地下水、变质水、热液、油气、岩浆。其实这只不过是地壳流体,很浅。更重要的是应特别研究地幔流体,尤其是其中的H2,碱金属Na、K和烃类。

    5 应建立新的“自然灾害学”

    1.现在在国际上还没有形成“自然灾害学”的独立学科分支。而在中国已经把自然灾害预测及成因合在一起,架起一个自然灾害学的框架。

    2.很明显,迄今为止国际上是把自然灾害人为割裂成不同灾种、不同学科、不同管理职能部门,例如:

    (1)地震单独分出,有地震专业、地震研究机构、地震预测预报机构以及专门刊物,好像它是一个独立的地质作用。故此研究必然导致地震不能预测的错误理论。另外地震预警不是地表预测。

    (2)海啸、厄尔尼诺、涛动、冷洋、冰封等则归于海洋学科,由海洋部门的海洋专业研究,好像与其他分支学科无关。然而这种孤立考察问题造成许多认识困惑。

    (3)区域干早、热灾、森林草原大火、沙漠化、沙尘暴、雾霾、台风拐向、特大暴雨、冷灾、暴雪、气候变暖、温室效应等,统归气象部门,并认为这些灾害只是大气环流异常,只局限于大气圈的研究,与其他分支学科无关。而且不恰当地特别强调和地质作用无关,强调气象学研究的是百年尺度以内的事件,而地质作用动辄以百万年(Ma)为单位,故在上述灾害成因上对后者可以忽略不计。地球是由岩石组成的固体地球,对大气灾害不产生影响。这些立论全部欠妥,须重新认识。我们的研究证明以上结论都是不恰当的。地球排气对气象灾害有决定性的影响,强大的地球排气可以产生13种灾害效应,不考虑将会遇到很大的理论困惑。另外,前已述及地球排气天天时时在不均匀进行,怎么说是Ma尺度?我们已经有了多年卫星热红外、水汽、CO排放等监测资料及图像作证。

    (4)近代新进展证明灾害链的存在,一种灾害(例如巨震)往往会引发气象上的大洪灾害,反过来大旱又可继之大震。地质灾害管的是:①滑坡;②泥石流;③地陷等。地质灾害实际上不只是这几种。整个的大地构造本身就是规模最大的自然灾害。近北极的许多国家天天是冻害、严寒、雪灾、冰灾;非洲大陆年年处于极旱状态,如果漂移到欧洲,也同样是绿草茵茵。我国的西北几十万年之久的旱灾、缺水、荒凉等,这都决定于海陆分布不合理。

    3.上述重大自然灾害的分类和归属是不合理的。我们的研究表明它们是共同的成因只是表现不同而已。这个共同的成因是地球排气作用。上述各种重大自然灾害具有一个共同的成因而且是地球排气作用这一结论,应当实事求是地讲,是西方地球科学中从来没有过的见解。这是一个既有重大理论意义又有重大预测预防实践意义的结论。

    4.地震的成因除了传统主流理论所说,外加应力超过岩块强度导致断裂而发生地震以外也有气裂、气胀致震成因。我们认为地震是在地应力作用下地球排气中的氢原子(H)、氦原子(He)及氢分子这自然界三大破裂能手在地下岩块的闭锁部位通过气裂、气胀使岩块断裂造成的。这已经被卫星热红外多年数万张监测图像所证明。

    5.森林草原大火,绝不只是林业部门的事。据我们研究,乃是地球排气中的可燃气体(H2、CO、CH4系列等)沿深断裂上涌渗入林区腐殖层积聚到临燃浓度(大约5%~6%体积),稍有火星(包括静电火花)即可同时多处起火。森林大火只用天气太热、太旱、雷击、人为火种蔓延等解释是不妥的,都未能接触到问题的实质。

    6.沙漠成因也不应只归诿于远离海洋的大陆气候。这不是主要原因。西伯利亚更深入大陆但森林千里;很多沙漠就在海边,也是矛盾。我们的研究表明,沙漠区均为强烈地球排气区。深部气流温度很高(500~1000℃)载热上来使地下温度升高不保墒,到了大气中又使大气增温使过路云流不能冷凝降雨长期干旱。再加上盆地发育第四系黄土、第三系白垩系大量砂岩、页岩,风化出沙子供应无穷。另外旱灾成因也是地球排气强化使大气长期升温不易降雨所致。

    7.区域性大水、洪灾一片汪洋,极为可怕。起因在于特大暴雨,降水量远远大于泄水量成灾。多年来特大暴雨被认为是纯粹气象学问题。众所周知,迄今为止特大暴雨的预测及成因均属世界性难题。其实之所以难,是难在把特大暴雨看成单纯的气象学问题。我们认为主要决定于灾区地球自然排气强度加大,气温升高,大气改为垂直运动,云层立起厚度加大,降水量几倍地增大,故成特大暴雨。后来我们专门去人到长江4个地段现场气体测量,证实长江裂谷是排气谷,沿江H2、CO、CH4等的确强烈喷气。

    8.台风突拐是造成1975年河南大水的主要原因。突拐的原因是南洋盆地、周口盆地强烈喷气,气流使大气升温,造成减压区,吸引台风,在驻马店地区与南下冷空气相遇,集中强降大雨,堤坝被冲垮发生大水。三国演义的火烧新野及水淹七军同样也是发生在南阳盆地南北。南阳盆地和周口盆地都有油气田也证明向上排气。

    9.特别值得指出,凡是油气田都有长年油气泄露。奇特的是油气田开发之后地震就减少,级别降低。世界各大油气田(包括我国)都有此规律。这从另外一方面证实了许多地震是地球排气造成的。

    10.许多海难、空难也是地球突然排气加强造成的恶果。例如百慕大、英国北海巫婆洞、我国的渤海湾。1998年我们即撰文呼吁要注意渤海,没人理解。结果是2002、2003、2004、2005年接二连三在渤海发生轮船失火沉船事故。如不注意,今后还会发生。

 

建立全新的地球科学在实践上的重要意义

    新地球科学的建立,不仅意味着理论上的刷新,也将在实践中产生重大效益和重大变化,本文只列举两个方向。

    1 解决我国面临的日益紧迫的能源和环境问题

    众所周知,包括我国在内的各国环境日趋恶化(干旱、洪涝、沙尘暴、沙漠化、森林大火等)及能源紧缺(特别是油气)早已向固体地球观提出了严峻的怀疑和挑战。特别是能源危机,在我国随着国民经济迅猛发展,石油、天然气的需求缺口越来越大,能源对国外进口的依赖性和不安全性日趋严重。在此情况下我们如果仍然坚持固体地球科学观,把地球只看成由单一固体岩石组成,那么今后在上地壳的油气采光(更确切地说可用储量枯竭)之后就再也没有新的希望。若干年后我国每年将会有3亿吨石油及当量天然气的缺口,即使其他国家能保证及时供给,外汇支出也是很大的负担。国际局势动荡,石油价格上涨,会严重制约我国经济的高速发展。能源问题对我们真的是生命攸关。

    幸好,我们发现在中地壳(地下10~20千米)还有一大层规模更大的充气圈有可能通过深钻开发。初步估计,仅渤海湾深部(地下10千米)就有可能发现300亿吨石油当量的天然气(约30万亿立方米)。经过研究发现,在其他地区举凡地下地球物理低速高导体都有可能打出工业气流。低速体正是理想屏蔽条件下的充气体、气储。下面的压力很大,气储量比上地壳大得不可比拟,完全可以自喷,开采条件远远优于现在的上地壳油气开发。

    深钻技术(10千米级深钻)早已在前苏联科拉半岛上过关(终孔深度12.6千米)。但遗憾的是,他们当初打的对象是古老的稳定地盾,属于最不活动区,故有气但无工业气流。另外德国KTB深钻(九千多米深),打深钻的目的是研究地壳结构,不是为了找天然气,虽见气流,但无工业意义。在瑞典,美国人Gold打的两口深钻倒是在古老花岗岩中打出了石油及CH4气。但孔位选址不合适,那里是个陨击坑,气早逸失甚多,故因无工业气流而告终。相信如果目标是专门来找油气,而且孔位选址在地下发育低速高导体处开钻,定会有惊世之果。

    2 解决环境和重大自然灾害问题

    众所皆知,气象灾害(如旱灾、热灾、洪灾、特大暴雨、沙漠形成、区域性森林草原大火、台风突拐等),海洋灾害(厄尔尼诺、海底风暴、海啸等)的成因及预测世界性难题的解决,看来只是从大气圈、海洋圈封闭系统的内部运动研究可能是不够的。至今为止,气象学、海洋学把地球视为纯粹的固体,其中不会有强大的气流。可是一旦发现地球确实还含有巨量的高压下的压缩气体(比大气圈多数百倍),强烈的向上喷流(笔者形象地称之为地球哮喘)而且对气象、海洋、地震灾害的形成有重大影响,问题就要重新考虑了。我们近些年来的研究表明,在地球内部还存在至少四个巨大的充气圈而且越深气体越多。地球内部的四个充气圈自浅向深顺次是:①上地壳充气圈(即现在人类开采的油、气、煤层气、固相水合甲烷、卤水气、地下水中气等);②中地壳充气圈(即现代地球物理测出的低速、高导、低密度、高热流体,深度10~20千米),此中充满了高压气体(数千大气压),浅层地震与其密切相关,震源多出现于该充气圈顶部;③上地幔充气圈,深度更大(40~80千米),它也就是地球物理测出的软流体、低速体,中深地震与其有紧密联系,此圈中充满了压力更大(数万大气压)的气体,我们已经在地幔岩捕虏体极为密集的气液包裹体中发现地球深部气体的遗迹并做了许多工作;④外地核充气圈,压力更大,数百万大气压,是溶解于液态Fe中的强大氢气流。前已述及,地球内部(特别是深于上地壳)的流体均呈超临界态存在,既不是水液,也不是岩浆,而是高压缩高密度的极强还原性气体(例如:H2、CO、CH4,和地表上的大气成分截然不同)。地球排气作用(degassing,outgassing)和哮喘就是在强大的温度差、压力差、粘度差、密度差驱动下高压气体自发反重力不均匀的向上辐射喷流。这当然会对大气、海洋、地震等灾害的孕育和发生产生不可忽视的影响(至于详细的论证在此不赘)。值得强调,上述认识并无否定气象学、海洋学、地震学对天灾成因精深研究结果之意。只不过是说,今后是否再增加一个地球排气因素的考虑。如果用气象学的术语来说,那就是在“下垫面”之下再增加一个“外强迫项”。多年来气象学、海洋学、地震学界同行也一再强调,类似重大自然灾害成因的世界性难题亟须吸收多种相关领域研究者的参与。

    在此顺便指出,对于地球排气作用的研究在前苏联已有相当广泛、深入的成果问世。从1976年至今(指2006年)至少召开过四次全苏(俄)“地球排气”专题学术会议,上百名不同领域研究者进入了这一研究队伍行列。地球排气作用现在正成为现代地球科学中最重要、最有发展前景的前沿方向之一。近几年笔者利用卫星热红外图像观测,发现地球天天时时在不均匀地大规模强烈向外排气,并有上万张的实际图像观察为证。地球排气作用的存在是有很多方面证明的,不仅得到地球科学研究的证实,而且还得到了现代卫星遥测高新技术的全球观测结果证实。不过,现在人们对此还疑信参半,但不久即将大白于世。我们要敏锐地察觉到这一点。

    这里不妨把视野再放远一些。笔者认为,今后通过有计划的国土深钻可以给地球人工放气(正好同时又是可贵的能源和化工原料)来控制大气气温进而改造气候,消除干旱、沙漠化、沙尘暴、特大风暴、森林草原区域性大火、热灾、竟日不散的霾雾以及阻止重级地震的发生或降低其强度。所有这一切都不是不可能的。这方面的关键问题是要克服固体地球观的概念束缚,朝侧重研究地球内部气体的方向倾斜。不然,我们就不会去研究和试探。由于存在成见,偏见,认为上述种种设想不屑一顾,致使这条中国人很有可能独创的金光大道长期不得开拓,等洋人这么做了,我们再来跟后。

 

5 研究地球科学的思维方法的重要性

    科学研究成果一般体现在发表了多少文章,写了多少报告,著了多少书。这是必不可少的评价基础。但还需要再进一步,在科研征途上看看有哪些假说提出。这是又一类评价指标。不是假说也行,观点、见解、难点也可以。这是成果精华的浓集点,几个点一经列出轨迹就很清晰。这里是笔者研究智慧学中摸索出来的一种研究方法,可称之为观点轨迹法。现在提出来,供大家讨论。一旦谈自己也就难免显得自卖自夸,但为了做学问,也顾不得他人这种可能的议论了。姑妄言之,姑妄听之罢。

    本人多半生以来大体提出过以下一些假说,图示如下:

 当代地球科学需要全方位的革命 - 休闲读品杂志社 - 《休闲读品》网易博客

    上述八个假说经过几十年国内外有关学术研究进展证明基本上是属实的,同意者、支持者、印证者越来越多(当然不同意者也许更多)。同意不一定证明就对,不同意也不一定证明就错。关键决定于实践。即使有许多问题实践不了,也并非不能检验,可以采用多源信息聚焦法以确定结论的大体误差范围或正确程度。特别是地球科学很多问题无法实践,但人们的认识仍然可以不断接近真理,随着资料的增多、概念的转变和时间的推移,人们会不断加以修正和增多属实的部分。

    从上述轨迹中可以得到做学问上的什么启悟呢?现提出以下几点:

    1.要善于学习,多瞧着点,多琢磨着点,百川汇海、有容乃大。学的要害是识货。不识货,怎么学?谁最会学习,谁最得便宜。让千万人替自己长脑袋或者会借别人的脑袋是最大的妙招。任何一个发扬,必要条件是继承;任何一个发扬,又决不能只限于继承。一定要舍同求异,与众不同。不要重新发明电灯泡。

    2.在学术上要处处时时持怀疑态度,进行无头衔思考。这样就不会迷信权威、迷信洋人。中国人有的是聪明才智,奈何让洋人牵着鼻子跑!

    3.没有知识、知识面不宽都不行,但更重要的是要不满足于知识。知识丰富并不等于创造。知识本是他人智慧的产物,一旦传递给第二者就立即下降为知识,过一段时间后继续下降为常识,最后为新知所取代。要知道,知识中有新有陈,有高有低,有正有谬。在科学研究中对知识不要迷信是必须具备的起码素质。只有对当代的知识、结论、理论不满足,方才有创新、发现的可能。要有勇气提出不同见解,不怕非议和反对。在学术界最要不得的是面子!

    4.要善悟。悟可以称之为六未:①视人之所未见;②思人之所未想;③从人之所未事;④谋人之所未计;⑤揭人之所未然;⑥创人之所未造。悟是科学发现的灵魂。悟有许多悟法,现就个人肤浅心得列举如下。

    辨义思维(悟法之一):任何事物、知识、信息其中都有含义,要善于识辨其中的含义。这含义除了别人已经阐释的以外肯定还有别的。一定要把这个“别的”发现出来。

    弥漫思维(悟法之二):任何事物都有具体的边界与其它事物相区别。既要承认这些边界,但不要让它限制住。重要的是不承认它,可以自由任意出入,这才能做出大学问。无界论是大悟,灵悟通用,无物界,无事界,无业界。在任何领域中产生与发展出来的智慧和灵悟均可移植借鉴于其它领域之中。兵法、艺法、科法、技法……在灵悟上完全互通、互映、互含、互补。笔者在科学—哲学—文学之间实在看不出多少界限。这就大大扩张了思维翱翔、驰骋的空间。如果知识是海洋,灵悟则是太空。

    振荡思维(悟法之三):任何具体事物都可视为零层次,其上下还有许多层次。活跃的思维会大幅度上下穿层次进行思维振荡和大跨度串连,出大悟。

    限定思维(悟法之四):任何具体事物既是实在、存在,同时又是被在,一定有外在环境制约着它才能存在。不要就事论事,要充分看出它们以外和后面还有什么。

    非人思维(悟法之五):人们看问题总不知不觉以己之心去度物之腹。这在研究地球时往往会出大错。不能拿人所熟悉的地表或浅部地质现象和产物去想象地球深部。一般都说认识来源于感觉,可是如果人们的感觉极为有限则又将如何?笔者认为没有直接感觉也有可能导致对那些地球深部超感觉的事物和规律有较为正确的认知。这就要靠悟,靠非人思维,用地球的尺度来研究地球。

    转换思维(悟法之六):概念妥否是人们认识事物正误的大前提,成也萧何,败也萧何。例如推行改革开放,必须首先在概念上扫除障碍;大陆固定论是大陆活动论的障碍;固体地球观是地球科学发展的障碍,在地球动力学因素上不是固体决定论,决定因素是流体,特别是气体等等。概念要转换,方才有生机,否则将陷于死板。

    灵渠思维(悟法之七):任何复杂的事物都是基块-接口的有机组合。要善于在各个认识系统之间找到学术接口或理论串纲。只要把桥一搭,于是“一桥飞架南北,天堑变通途”。灵渠位于广西全安,十几公里长的灵渠在大山中一旦打开,于是湘江的长江水系与漓江的珠江水系得到贯通,秦始皇才得以运兵南下平定整个大西南。

    奇正思维(悟法之八):奇中出正,正中出奇。这是笔者把孙子兵法向科技竞争中的移植,在治学中大受其益。本人的前述各种学说都是这一悟法的运用。所谓奇正也是做到前述那六未。正者为一般常规性思维;奇者创造性思维也!

    同理思维(悟法之九):在天地生人之间尽管大千世界复杂的很,但在内里实质上是同结构、同机制的。一旦有所掌握,于是心目顿时明亮,遇事遇物不会困惑。孔子早就说过,他“四十而不惑;五十而知天命;六十而耳顺;七十而从心所欲,不逾矩”,据笔者体会大概是掌握了万事万物间的同理思维。

    不充足判断的充足化(悟法之十):这是又一个奇妙的思维生悟技巧。人们的一般习惯性思维总认为证实一个规律要证据尽可能的充分。但是这会误导人们没完没了地追求肤浅的所谓看问题“全面”,大大拖延了重大科学发现的时间。实际上这种充分和全面是不必要的。真理不以证据多少而转移。有的人以为必须取到100个证据才能保证立论牢靠,但另外的明眼人一看就知道这是繁琐,用不着这么多。一味强调证据不足难以相信,这是思维功力不善、悟性不高的表现。实际上也许只要6~7个甚至4~5个最关键、要害的那几条就足够了。近些年美国普赖斯利用小波(wavelets)变换处理一张人头相片的结果很能说明问题。当他删掉77%只取23%小波信息后照片并没有什么变化,后来再减到只取5%的信息,照片仍然没有走样、失真。这反映95%的原有信息是多余的。

    笔者底下进一步把上述各点概括为以下几句话:

    人生征途万水千山,

    关键的就那几步;

    做事行为千思万虑,

    要害的就那几条;

    著书行文连篇累牍,

    精华的就那几页;

    言谈话语滔滔不绝,

    有用的就那几句!

    环顾四周,人们在认识事物规律上存在着极大的浪费。本来稍有启蒙就该立即意会的,却非得瞎碰乱撞费很多心血花很大代价之后方才有悟点点。有鉴于此,笔者认为人们的认识应该大搞节约。此中最大的希望在于灵悟,而灵悟并不神秘,很具体,每个人都可以做到(但必须长期注意磨练用心得法)。现就个人肤浅心得,概括如下。

    多年的地质科学研究实践结果表明,把注意重点和把观测量、信息量几乎全部集中放在微量成分的精雕细刻而置成矿系统主成分于不顾,是很难摆脱掉管中窥豹只见一斑的局限性的。研究多年可能跳不出圈去,只看到那无穷无尽的特殊性。而这类特殊性的随机、偶发、诱惑性又如此之强,如果缺乏战略驾驭,就难免坐井观天。如果我们在采用本体论从现象向内里深入层层本质解剖的同时,再采用限定论从外部制约条件和环境加以深究细析,这才能够敢于撇开和超过种种元素矿床和岩石类型间截然相分的壁垒,根据数目少得多的主成分这万变不离其宗的“宗”批亢捣虚;采用弥漫思维,从固相思维的禁锢中走出,不承认类别间界线的不可出性和不可入性(无界论),打破学科、问题间传统概念上的障碍;淡化权威意识,进行无头衔思考,一次掂量,二次怀疑,三次不满,使顶礼膜拜的习性趋近于零;利用反演法,把众人有关“事物是怎样的”种种研究结果作为新的起点,进行概念转换,变成了“它们说明什么”,触类旁通,举一而三反,摆脱掉本体论的羁绊和纠缠;通过辨义思维对那众多的资料和信息元进行提取,以斜读书、斜思索的方式进行多角度、多信息聚焦与信息发散,辐辏交替,融会贯通;通过振荡思维进行大幅度多层次上的穿梭和大跨度上的串连,取得原理性规律条纲的粗坯构型;继而用自己的和国内外的新发现、新进展对此构型进行检验试错与印证并举以增强其理论上的普适性和稳定性;同时用新的项目、专题研究结果在关键要害的问题上画龙点睛,以提高结论的抗驳能力和真理品位。

    晚清国学大师王国维引用了晏殊、柳永、辛弃疾三人的各一句词合在一起描绘做学问的先后三种境界:

    “昨夜西风凋碧树,独上高楼,望尽天涯路”;

    “衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”;

    “众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处!”

    诚然如是,但那只是治学的一个阶段而已,对于始终处于变化发展的现代科学来讲,可贵的不是已经发现什么,而是还要发现什么。

    世界级球王贝利说过:“我最漂亮的球是下一个!”

    悟玄机之于大地,拨云雾而见青天!Ω

 

 

   本文由杜乐天先生的《从固体地球观向流体地球观转变》(《自然辩证法研究》2003年10月)、《个人学术轨迹的自我剖析》(《中国地质教育》2002年第3期)、《烃碱流体地球化学原理》一书的《序》与《跋》、《智慧悟、清、善》一书的《序》、《对西方当代地球科学理论的怀疑与新见(84个问题)》等多篇文章综合而成。主体部分来自杜先生的原文,中间的少量过渡性段落,由本刊编辑在编辑时所加。

  

 

    ①缺少地质学、岩石学、矿床学基础知识的读者一时难以读懂本节的内容,那不要紧。初次只需记住,当代地球科学领域存在很多问题即可,待日后补充地质学、大地构造、岩石学、矿床学基础知识后,再回过头来读本节,定会大有收获。    

    ②鲍文(温)反应序列表示玄武质岩浆随着温度降低,矿物从岩浆中结晶的顺序。

    随着岩浆温度由高到低慢慢冷凝,铁镁硅酸盐结晶序列是橄榄石→辉石→角闪石→黑云母→石英→沸石,表示深色的矿物(铁镁矿物)从岩浆中晶出的先后顺序,相邻矿物之间晶格架发生显著变化,所以在上下两类矿物间不存在类质同像替代关系。

    钙钠硅酸盐结晶序列是:钙长石→培长石→拉长石→中长石→奥长石→钠长石,反映岩浆岩结晶过程中浅色矿物(斜长石系列)的生成顺序。该系列的矿物在结晶过程中成分呈连续渐变的关系,从高温到低温依次为钙质斜长石向钠质斜长石方向变化。

    鲍文反应序列是鲍文根据钙碱性系列玄武质岩浆做的冷却结晶实验得出的经验原理,故其也只适用于钙碱性系列玄武岩浆。

    ③MAS是指Mafic volcanism(铁镁质火山岩),Alkali-metasomatism 

of mafic rocks(碱性交代岩),Scavenge(清扫作用形成的沉积岩)的首字母组合。

    构成绿岩系的三段式:下部超基性、基性火山岩;中部安山岩、流纹岩;上部沉积岩。在杜乐天先生的文中分别被称为铁镁质火山岩、碱性交代岩、清扫作用形成的沉积岩。MAS的新意在于认为安山岩、流纹岩并不是岩浆岩,而是基性岩的硅碱交代岩;另外,沉积岩乃是碳硅泥岩系,此岩系(包括其中的矿床)是碱交代排除的“垃圾”成分的沉积产物。

④H、O同位素模式图是对水-岩同位素交换岩化过程三个阶段中同位素变化的一种形象表达。

由于不同来源的流体具有不同特征的氢氧同位素组成,因此成矿流体的氢氧同位素组成成为判断成矿流体来源的重要依据,各种类型天然水具有不同的氢氧同位素组成。近年来人们认为水-岩反应是热液矿床形成的重要机制之一,水-岩同位素交换演化过程分为3个阶段:大气降水沿构造裂隙下渗阶段;面型蚀变阶段;成矿溶液沿裂隙上升成矿阶段。

 

⑤Sedex型矿床是指海底喷流、喷气沉积作用形成的多金属矿床,它们往往也伴生特定岩石组合的沉积建造。

Sedimentary rock-hosted exhalative sulfide deposits 此类矿床多为层状、薄板状、透镜状,且常有多层矿体。矿床中常可见热水沉积成因的硅质岩、重晶石层和钠长岩层。它们常构成沉积建造的重要部分。矿体厚度从几十厘米到上百米,延长可达数十公里。

 

 

 

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