氢的地球化学_幔汁氢化迁移律_杜乐天

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1、第３０卷第２期铀矿地质Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．２２０１４年３月ＵｒａｎｉｕｍＧｅｏｌｏｇｙＭａｒ．２０１４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－０６５８．２０１４．０２．００１氢的地球化学———幔汁氢化迁移律杜乐天（核工业北京地质研究院，北京１０００２９）［摘要］氢乃是自然界中最小、最轻、迁移最快、反应能最强的气相元素。笔者（１９８９）曾经提［１］，其在巨大的压力梯度、温度梯度、质量梯度及黏度梯度中自出，氢主要储存于外地核液态铁之中发向上、强力喷射，构成了最伟大的地球内动因。本文系统探讨了氢的种种地球化学特性

2、，特别是氢流对地球深部物质成分氢化迁移的特殊功能。［关键词］氢地球化学；氢型幔汁（Ｈ－ＨＡＣＯＮＳ）；幔汁氢化迁移［文章编号］１０００－０６５８（２０１４）０２－００６５－１３［中图分类号］Ｐ５９４［文献标志码］Ａ众所周知，地壳由岩石组成，岩石由矿多，其氧原子数占全岩的６１％；氧离子半径物组成（矿石也是岩石，只不过其中的某些又特别大（１．３３），故可占全岩体积的９０％成分达到工业利用的要求）；矿物则由元素及以上，可以说，到处有氧。地壳主要是铝硅化合物组成。中外学界几百年来着重研究的酸盐类；上地幔是硅酸盐类（橄榄

3、石类为是岩石、矿物这两个层次，对元素这一层次主）；中下地幔是氧化物类［方镁石（ＭｇＯ）、虽然也有触及，但深度远远不够，存在很多方铁矿（ＦｅＯ）］。尽管岩石和矿物多达千百种，理论空白。特别是过去对氢的研究几乎无人彼此可以有无数的变异、转化、重组，但却有问津，殊不知氢的地球化学乃是今后整个地一个基本不变的规律———氧不用动原理（待另文详述）（部分Ｏ２－被Ｓ２－、Ｆ－、Ｃｌ－取代或发球科学发展中最重要、最有可能取得重大发现的一个学术前缘！过去学界认为：①岩浆生氧同位素变动将另行讨论）。本文意在强调，只能来源于岩浆房；②

4、热液只能由岩浆分异地球深部物质成分在既非岩浆、又非热液的环所产生。笔者的研究证明，这两个基本原理境中全是呈氢化物气体形式迁移的。是有问题的。岩浆和热液二者都是来自幔汁（ＨＡＣＯＮＳ超临界态流体）与岩石的反应，１问题的提出而幔汁则来自外地核极其强大的氢流（Ｈ＋、（１）岩石化学为何普遍用元素的氧化物Ｈ、Ｈ２），这是当代地球科学面临的根本性概形式表示？而且重量之和必须是１００％？此种念更新。地壳和地幔实质上可视为地球上固习惯有很多值得再思考之处：化的氧圈（Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ，１９５４；杜乐天，①岩石中辉石、长石、云

5、母以及黏土矿１９８４），此中的氧含量比大气圈中的氧多得物等全是铝硅酸盐，并不是氧化物；［收稿日期］２０１３－０７－１０［改回日期］２０１３－０８－２６［作者简介］杜乐天（１９３２—），男，高级工程师（研究员级），１９６０年毕业于莫斯科大学地球化学专业，长期从事铀矿地球化学研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｕ－ｌｅｔｉａｎ＠１６３．ｃｏｍ·６６·铀矿地质第３０卷②岩石中普遍存在单体元素，如Ｃ、Ｆｅ、反之亦然；有的是酸性岩成分，有的是超基Ｓｉ、Ｎｉ等，它们不是氧化物；性岩成分，居然同时迁移而且是几十到几万－和Ｈ不宜混同，ＯＨ－不

6、倍的特殊富集，这在成因上极难解释。如果③矿物中的ＯＨ２Ｏ是水，然而岩石化学分析结果却全以Ｈ＋表示；说是生物富集，又和沉积环境是强还原和缺２Ｏ④沉积岩和火成岩中有单体Ｃ或者石墨氧相矛盾，水体中存在很多剧毒成分，如Ｆ、的存在，分析结果却以ＣＯ２形式给出；Ｐｂ、Ｔｌ、Ａｓ、Ｈｇ等。对于上述这种非常奇⑤更值得深追的是岩石化学习惯于把氧化特的几十种金属、非金属元素组合，笔者称物形式作为迁移活动的基本单元，好像这些元素之为非逻辑组合、非逻辑共生和非逻辑共迁都是以氧化物形式迁移（带出、带入）。例如，移。多年来，大量文献只好用海

7、底喷流、碳酸盐类岩石的硅化往往以下列反应式表达：Ｓｅｄｅｘ、海底热烟囱等进行解释，但并未回答ＣａＣＯ３＋ＳｉＯ２→ＣａＳｉＯ３＋ＣＯ２（气）↑这几十种元素在喷流中是如何共同迁移的。其实，硅化反应根本不需要氧（Ｏ）的带（４）石油中为何也同样高达几到几万倍出带入，只要把Ｓｉ４＋带入和Ｃ４＋带出即可。地富集几十种非逻辑组合元素？总的来看，无论是岩石还是矿石、矿物，多年来被认为是生物成因的石油中，奇其物质成分的固定形式并不等于其迁移形式。怪地普遍富含许多种金属元素。郭占谦可以认为，这是一条很重要的定理。（２０００）曾

8、就此专门分析了石油中的微量元［７］（２）热液成矿中，铀（Ｕ）究竟是如何迁素。辽河油田重油发电后油灰中的Ｎｉ含量移带入的？为７％（朱建华，１９９２）；库页岛重油油灰中多年来，铀矿物总是用氧化物表示，如晶质铀Ｎｉ含量高达１４％；胜利油田重油中含Ａｕ高）、沥青铀矿（ｎＵＯ·ｍＵＯ），这达（１～２）×１０－６（林清，１９９０）。地学界多矿（ＵＯ２２３或Ｕ３Ｏ８只是其固定形式，肯定