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[资料] 幔汁上逸过程中的物理化学演变

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发表于 2024-4-29 21:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
                  幔汁上逸过程中的物理化学演变
             ——杜乐天成矿理论研读笔记
                   郑州地象科技有限公司 寇伟  13903832188
    杜乐天先生自从1961年莫斯科大学学习地球化学研究生毕业、并获得副博士回国从事地质科学研究工作后,至1963年就提出了“岩石铀浸出说”;1975—1996年提出了“热液碱交代说”;1984年提出了“岩石歧化与壳幔质量守恒说”;1987—2001年提出了“幔汁说”;1993—2001年提出了“地球五个气圈说”和“各类重大天灾地球排气成因说”。其所提出的这些学说基本上都是基于地球化学的研究成果,而应用地球化学来解释成岩成矿的确很有说服力。
    杜乐天先生提出“地壳和上地幔中到处都有氧存在,元素用不着带氧迁移。” 对幔汁的垂深分带:“地壳中是氧型幔汁,上地幔是碱型幔汁,再向下到中下地幔则为氢型幔汁。地壳中的Si、Al、K、Na当初全是氢型幔汁的氢流带上来的。”
    氢流上逸进入下地幔后形成杜先生所说的“幔汁”,由于幔汁汇集后形成的规模不同,且在不同地区、不同时间、不同深度熔融的岩物质不同,所形成“幔流”的内部组份结构变化很大。特别是在垂向上因深度不同,经过一系列物理化学及热力学条件的演变,幔流随着将具有不同的组份结构和化合物形式,形成幔流由碱转酸的垂向差异及分带。
    1、地核内部聚集的氢流是形成幔汁并促使其上逸的动力源。原子氢(H)、分子氢(H2),特别是氢的正离子(H+,即质子)具有极强的打断其他化合物化学键的功能,不但具有高能、高挥发性、高还原性,而且还是一种具有超强能量载体和燃料。另外,研究人员估测在地核内存在大量的原始同位素氦3(He),与氢流一起上逸,在下地幔与矿物质结合形成稳定的含氦矿物质。
    2、氢流与中下地幔物质化合生成各种氢化物形成氢型幔流。当氢流上升进入下、中地慢后,会和氧化物相及硅酸盐相地幔岩发生能量交换和物质反应,逐渐演变以氢为主成分的氢型幔流。中下地幔存在诸多不易迁移的元素,与氢结合后形成氢化物,则可高度挥发,例如Si呈硅烷(SiH4)、C呈碳烷(CH4)、Ge呈锗烷(GeH4)。另外,幔流中还存在金属、非金属氢化物碳化物挥发份,呈单体存在的卤素。
    3、氢型幔流继续向上进入上地幔及软流层演变为碱型幔流(碱>酸)。由于温度极高,象H2O、CO2、H2S、HCL、HF等化合物易受热分解,在氢型幔流中不可能稳定存在,因此氢型幔流有强烈的反应交代能力,它进入上地幔中会发生广泛的交代作用,生成如卤化物、碳酸盐、磷酸盐、硫化物、氰化物及有机碱等一系列碱及碱土物质。另外,CO2/CO比在氢型幔流中进一步增大,成为一系列富碱岩浆不可少的催化组份;CO3的存在对熔浆及溶液中的钾、钠碱金属有特殊的活化和催化作用,成为造成强烈碱交代的重要因素。
    4、碱型慢流升入下地壳时会进一步演化为氧型(或H2O型)慢流(酸=碱)。其主要地球化学特征是从以H为结合中心形成化合物的碱型慢流,逐渐转变为以O为结合中心形成化合物的氧型慢流,再进入到上地壳之后则完全转变为酸>碱的氧型幔流。由于下地壳仍然是缺少自由氧,而且上地幔的氢流不断向上补充,氧型幔流是相对于氢型、碱性幔流而言的,故氧型幔汁仍然是还原性的。
    杜乐天先生以氢化迁移律为主线来阐明地幔流体(幔汁)由深至浅上逸过程中演变的种种特性,从而揭示在岩浆、热液形成之前地球深部流体的状态和活动机制,为全面解释上地壳成岩成矿的机理奠定了理论基础。
   
                                     2024年1月3日

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