杜乐天：对当代地球科学理论的怀疑与新见 (2006-09-01 23:20:39)
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按：杜乐天这篇文章发表在《地质哲学通讯》2006年第1期上，是作者在“对当代地球科学理论的质疑与挑战”学术沙龙上的发言。特转发其提出的问题，供大家思考。对于这些问题，有些我是赞同的，有些不敢苟同，还有些则持反对意见。诸位同仁以为如何呢？
－－－－－－－－－－－－－－－－刘继顺(2006-9-1)
杜乐天：对当代地球科学理论的怀疑与新见(84个问题)
http://blog.sina.com.cn/s/blog_4931d582010005gw.html一、岩浆作用中的错误结论（24个问题）
1．花岗岩浆分异热液。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，它们是高温幔汁交代体。
3．岩浆分异鲍温序列和自然现象有矛盾。
4．结晶分异是老概念，早已过时。
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。
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Si岩称之为酸性岩不妥，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．橄榄石—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的复杂、晦涩，没抓住要领。
14．实验岩石学中不考虑地幔流体是严重理论缺陷。岩浆是气成的。
15．把超基性岩当做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. 斑岩也不是岩浆岩而是高温热液交代岩；
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是有虫孔沉积，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填图现在早已经凉了。
二、热液作用中的错误认识（23个问题）
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U，O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同位素那个模式图害人不浅，应当彻底抛弃。
4．热液成矿早期岩浆水，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．热液蚀变矿物定名的异常混乱。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．热液成矿的矿身相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。他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，是一个理论疏漏。
13．热液中的石英、长石被人关注。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(H2O)，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”、“海底地烟囱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U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。
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。
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。
三、变质作用中的理论缺陷（10个问题）
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，只注意单岩性恢复是不够的。没有认识出来古老的变质了的碳硅泥岩系。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轮影响至深，把本来是交代岩的全部还原为岩浆岩。变质岩的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在高温热液参与下的变质分相(浅色体)产物。
四，大地构造学中的理论缺陷（17个问题）
1、板块理论。据本人观点，存在五个缺证、四个矛盾、五个无力、八个疏漏：
(1)五个缺证：
①证明不了俯冲带的存在；
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扳块的俯冲挤压；
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；
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；
④忽视裂谷作用；
⑤忽视垂直运动；
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；
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。但缺乏和地球物理密切联系。尤其是忽视地幔流体的参与，忽视拆离和伸展的起源于幔壳的溃变上隆，尚未脱离固体地球观的窠臼。
4. 在大陆构造研究上许多海沟、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。凡是只注意地壳中的力热影响都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，也和事实不符。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，-更重要的是地慢流体参与。
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?
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和自然界相差甚远。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。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、Hotspot的学者缺少地球化学知识，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。他们(尤其是西方学者分科太细太偏) 提出这一假说时不知道地球的地质研究成果。例如无论地幔还是地壳都已经分出了3—4层，表明不存在整个的地幔对流，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，岂不又限于幔柱、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。原来地球只划分了六片，后来划出了几百片。实际和昔日称为“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。我们十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，而且还发现上地幔的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打下良好基础，下一步最好把注意力集中到上地幔运动。
14．现在人们已经注意到地幔隆起，往往把成岩、成矿和构造活动和此地幔隆起挂钩。
但是要小心，因为：
1)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。它早巳冷却、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。当时就认为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⑧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天体引潮力(地球固体潮和幔汁潮)。其中的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)。由于溃变体已经不产生摩擦阻力，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。
五、重大自然灾害的成因（10个问题）
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，至今为止国际上是把自然灾害人为割裂成不同学科、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，和其它分支学科无关。
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培养，好像和其它分支学科无关。然而这种孤立考察问题造成许多认识困惑。
3)区域干旱、热灾、森林草原大火、沙漠化、沙尘暴、霾雾、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，和其它分支学科无关。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可以忽略不计。更何况地球是由岩石组成的固体地球，对大气灾害不产生影响。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、水气、CO2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旱、大洪灾害。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。下面把我们的新见解简要分别阐述如下。
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。据我们的研究，乃是地球排气中的可燃气体(H2、CO、CH4系等)沿深断裂上渗入林区腐植层积聚到临燃浓度，(大体5％一6％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。再加盆地发育第四系黄土，第三系白垩系风化出大量砂岩、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，降水量远远大干泄水量成灾。多年来特大暴雨被认为是纯粹气象学问题。但我们的研究发现不是如此。众所周知，至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突然排气强度加大，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四个地段现场气体测量，证实长江裂谷是排气谷，沿江H2、CO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是发生在南阳盆地南北。南阳盆地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。
l0. 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年接二连三在渤海轮船失火沉船事故。如不注意，今后还会发生。
（作者在核工业北京地质研究院工作，原文刊在《地质哲学通讯》2006年第1期）
