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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