超临界流体：地下矿产资源的造物者

mt-vct · 发表于 2023-1-3 16:47

            超临界流体：地下矿产资源的造物者
            郑州地象科技有限公司  寇伟  13903832188
按照温度超过374oC、压力超过22.1MPa临界值的流体即为超临界流体的定义，深度在2210米的大地压力即可达到临界值，若按照一般地区增温梯度值约为2.5oC/百米来计算，深度大约到15km时温度即可达到临界值，所以下地壳之下的非固体物质都可称之为超临界流体。
介于液体与气体两者之间形式存在的超临界流体，具有很多特殊的性质：临界点上的热容超大、温度和压力的微小降低所释放出的热量远超平常；具有快速腐蚀溶解所接触岩石的强大作用；超过400℃后几乎所有的氢键都裂解了，渗透力、溶解力、乳化力超强，扩散系数是液体的几十至几百倍。
超临界流体的临界值及其特质都是经过科学实验证明过的，对于地球内部、尤其是岩石圈以内的结构形态，都是根据所能看到的深部物质进行研究后猜想得出的论断和假说。目前对于地球内部固体形态分层的意见较为一致、认可程度较高，而对于流体的形态、组成、分布、作用等却论述不一、争论颇多。
按照杜乐天先生所言：“所谓“幔汁”是从地核中产生、以超临界状态一直辐射到大气圈的混合物流体，其主要成份是H（氢元素、卤族元素、热）、A（碱族元素，钠Na、钾K、锂Li、铷Rb、铯Cs）、C（碳）、O（氧）、N（氮）、S（硫）、加到一块为HACONS。幔汁从地核出发时，主要成份是H和C，故称之为氢型幔汁。进入地幔后萃取了地幔的元素（主要是碱族元素），称为碱型幔汁。进入地壳后，与O结合，称为氧型幔汁。幔汁是形成岩浆的原因，是形成矿床的原因。幔汁自地球一形成就有，是各次大地构造运动的主要原因，简言之，就是幔汁造陆、造海、造山、造盆、造岩、造矿。”
其实，无论是杜乐天先生的气圈论、幔汁论，还是成矿理论中的热液成矿论、地幔脱气和费-托催化合成无机成油论，其所论述的高能气体、幔汁、热液等都属于超临界流体，只不过是成矿作用时所具有的形态特征不同而已。毫无疑义的是，埋藏于地下的矿产资源和地球内部的地震都与地球深部的超临界流体（幔汁）相关，都是深部超临界流体向上运移过程中发生作用形成的产物，可以说超临界流体是矿产资源的造物者。
就固体矿产而言，基本上都是在中新世千万年之前的地质构造运动中形成的，都是液态超临界流体上侵作用后的产物。虽然地壳内带金字旁的元素所占比例为24.54%，其中难以成矿开采或价值不高的元素就占23.14%（铝7.73％、铁4.75％、钙3.45％、钠2.74％、钾2.47％、镁2.00％），而有价值且用途较大的有色金属元素仅占剩余的1.2%。即便是如此，我们目前所发现的和已经开采的浅层金属矿产资源，对于地球所蕴藏的固体矿产总量而言仍仅仅是九牛一毛，还有更多有价值的有色金属矿产埋藏于地下有待于我们发现和开采。对于地质勘探行业来讲，找矿是一项难度很大的工作，但对于我们物探设备开发和应用人来讲却是一件富有挑战性的工作，研究探索MT-VCT大地电磁镜像测深探矿仪找矿应用方法将成为我们下一步的重点工作。
就液态和气态矿产而言，主要是指石油、天然气资源。地幔层中的H和C可能以化合物（即烃类）的方式存在，也可能以单质H的形式存在。超临界流体进入地壳后，以不同的形态与岩石层产生不同的作用、就会生成不同的矿产资源。当其以气态的形式进入盆地等沉积地层，流体中的氢、热既可以与有机质反应生油，亦可以与岩石释放出的CO或CO2发生费托反应形成烃类生油，究竟是何种方式生油生气、各占比例多少，还要看不同区域释放出的超临界流体总量和进入地壳层后的地质条件而论，无谓地争论有机生油或是无机生油是没有任何实质意义的。而毫无争议的事实是，油气多产自临近断裂带的区域、并且超过8000米的深部还有油气存在。虽然石油、天然气属于垄断行业，地震勘探方法已在油气勘探形成霸主地位，但大地电磁法在深部勘探中的优势还是不容小觑的，希望我们可有效探测2万米深度的MT-VCT大地电磁镜像测深仪有机会一试锋芒。
对于地球出气和孕育地震的机理，前一阵子已经写了几篇短文抒发感想。地震预报预防领域不是一般人能够涉入的，在地震带上钻深孔出气疏解减缓孕育地震设想的有效性也是很难验证的，我们所能做的事情就是在需要钻深井出气的地方勘探找断裂定井而已，无需再投入精力做更多无谓地研究。
由于经过十年的研究探索，找水找地热勘探定井的方法已经很成熟，目前所做的事情就是根据实际需要解决难题而已。以后的工作重点我们还是会放在找矿找油的研究探索上，尤其是这几年我们对于成矿理论和找矿方法已经做了一些工作，希望能够在实践中不断深化和完善，与业内志同道合者共同努力有所突破、做出成效。

                                    2023年1月2日