氢的地球化学——幔汁氢化迁移律.pdf

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1、第3O卷第2期铀矿地质Vo1．3ONo．22014正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)曾经提出，氢主要储存于外地核液态铁之中[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

2、地球化学特性，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(1．33A)，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；

3、上地幔是硅酸盐类(橄榄石类为是岩石、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)J。尽管岩石和矿物多达千百理论空白。特别是过去对氢的研究几乎无人种，彼此可以有无数的变异、转化、重组，但问津，殊不知氢的地球化学乃是今后整个地却有一个基本不变的规律——氧不用动原理球科学发展中最重要、最有可能取得重大发(待另文详述)(部分O2一被S2一、F_、Cl一取现的一个学术前缘!过去学界认为：①岩浆代或发生氧同位素变动将另行讨论)。

4、本文意在只能来源于岩浆房；②热液只能由岩浆分异强调，地球深部物质成分在既非岩浆、又非热所产生。笔者的研究证明，这两个基本原理液的环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(HAC0NS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、Hz)，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(Goldsehmi

5、dt，1954；杜乐天，①岩石中辉石、长石、云母以及黏土矿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—07一10[改回日期]2013—08—26[作者简介]杜乐天(1932一)，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．corn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

6、，居然同时迁移而且是几十到几万③矿物中的OH-和O不宜混同，OH-不倍的特殊富集，这在成因上极难解释。如果是水，然而石，分昕毪以O+表示；说是生物富集，又和沉积环境是强还原和缺④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COz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

7、(带出、带入)。例如，移。多年来，大量文献只好用海底喷流、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—一CaSiO3+CO2(气)十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Si+带入和C+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

8、元素。郭占谦可以认为，这是一条很重要的定理。(2000)曾就此专门分析了石油中的微量元(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，铀矿物堤用氧化物表示，如晶质铀Ni含量高达14；胜利油田重油中含Au高矿(U)、沥青铀矿(nU·或U3)，这达(1～2)×10(林清，1990)。地学界多只是其固定形式，肯定不是其迁移形式。其迁移数人认为，超大型金属矿床都是热液矿床。形式往往牵强地