圈層板塊電化學沉積成礦說

圈層板塊電化學沉積成礦說 

劉先誌

我在撰寫《石油天然氣金剛石地下放電成因說》的過程中，曾經查閱了《現代成礦學導論》一書。我看了該書之後得知：在礦床的成因的理論探討上，過去的某些流行的說法曾受到了衝擊，而新的礦床成因說則是層出不窮。《現代成礦學導論》一書的第7頁就指出：“近二三十年來，礦床學中傳統的占統治地位的岩漿熱液成礦論受到了很大的衝擊。”該書還指出：“作為研究成礦作用的最主要學科——礦床學在指導找礦和勘探工作中取得了巨大的成功。不過，既然礦床學研究的是那些人類從未經曆過的成礦過程，因此，在估價近代礦床理論的成就時，需要有一個正確的態度。對於它的成就，我們隻能把它看作是對成礦機理認識的又一次深化，但決非最後的終極的真理。”[1]《現代成礦學導論》一書介紹了一些“以許多新的地質事實作為基礎不斷掙脫傳統理論束縛”的新的成礦理論和假說，諸如金屬硫化物沉積說噴氣沉積說新側分泌說花崗岩化成礦說等等[1]。我看了現有的一些成礦理論和假說之後，覺得它們都還不能十分令人信服地解釋一些成礦的現象，如礦物質的遷移、沉積、富集、伴生等現象。我認為在成礦的機理方麵，還值得開闊思路進行新的探討。我早在幾年前，就曾萌生了一種新的成礦猜想——圈層板塊電化學沉積成礦的猜想，但是一直沒有用文字將其表達出來。近些天，我抽出一些時間，寫成本文。

 

在介紹地質板塊電化學沉積成礦猜想前，先介紹一點電化學或離子融體化學方麵的常識。《電化學原理》一書的第一節“電解池回路”中介紹道：在某種電解質 溶液中，放入一對極性不同的帶電極板，則可使各極板上有氣體析出或使金屬沉積[2]。例如電化學中的的鍍鋅鍍錫鍍鎘鍍鎢等就屬於在電解池回路中實現的金屬沉積。電化學中的某些方法如電解法，現在還被運用到冶金上，通過這種電解法，在工業上已經製取出大量的銅鋅鎘鎳鉍等金屬[2][3]。用這種電解法，還可製取非金屬的碳和矽等[3]。近代工業中還開始用電解法合成某些有機物，如尼龍的基本原料已二晴就是通過丙烯晴在陰極的還原反應物的聚合而生產出來的[2]。在此要順便指出的是，在電解質溶液中，一對帶有不同的電荷的極板的電荷的傳遞，是依靠電解質溶液中的正負離子的定向運動而實現的，即載流子是正負離子而不是電子。這裏的正負離子的定向運動，也就是物質的一種定向的遷移。

 

下麵我來介紹一下圈層板塊電化學沉積成礦說。地下水海水和岩漿一般都是含有各種離子的溶液[4]。已有觀察到的事實表明：在地球的內部存在有強烈的放電[5]。既然地球內部存在有強烈的放電，那麽地球內的某些圈層和地塊，必定攜帶有極性不同的大量電荷。這種攜帶有大量極性不同的電荷的圈層和地塊，我們可以將其看成是一對龐大的帶電極板；這樣一對龐大的地質帶電極板之間的導電和放電，除了我們過去說的那種強烈的急劇的如同雷電般的特殊放電之外[6]，還有一種普通的緩慢的放電或電荷的傳遞；這種放電或電荷的傳遞，有的則是通過地下水海水以及岩漿中的各類正負礦離子的定向運動來實現的。由於各類正負礦離子的定向運動，因此就形成了各類含礦物質的遷移。當大量的含有某種金屬的離子遷移到某一圈層或地塊，並在那裏完成某些化學還原反應之後，則在那裏沉積富集下來，從而形成某種礦床。

 

下麵我們根據上述的這種圈層板塊電化學沉積成礦說，對某些現象作些解釋。《現代成礦學導論》一書的194頁指出：“有愈來愈多的人承認這樣的論點：現在開發和開采的許多礦床，原是在當時的地表或接近地表的條件下沉積和富集的。”對此觀點，我也很讚同。為什麽礦床會在地表或接近地表的地方沉積和富集呢？對於這一問題可作這樣的解釋：《大氣電學基礎》一書告訴我們：相對於大氣，我們地球攜帶了－5.6×10５C左右的負電荷[7]。因此我們可將大氣圈層和地球的接近地表的圈層，看成一對龐大的陽極和陰極極板。當這對龐大的陽極和陰極極板之間，有著地下水溶液的浸潤時，則可將接近地表的圈層看成是一個“電解池”；在這個電解池裏，帶正電的礦物離子可向著地球的下一層擴散遷移，帶負電的礦物離子則向著地表遷移；而地表則 是某些帶負電的礦物離子遷移的最後極限位置（當然對於某些可還原成氣體的離子來說，大氣層則是它們的釋放空間），因此，某些帶負電的礦物離子遷移到地表或接近地表的位置後便沉積下來，從而使某種礦物質在地表或接近地表的位置大量富集起來，形成某種礦床。我在上麵是將大氣圈層和地表圈層當成一對極板來解釋地表或接近地表的電化學沉積成礦的機理。我們也可將地表圈層和地表下的某一圈層看成一對極板，來解釋地表或接近地表的電化學沉積成礦的機理。這種解釋與上述類似，在此不再贅述。

現已發現礦藏常具有伴生的現象，即在一種礦床旁，常有另外一種礦床[1]。對此現象，可作這種解釋：由於正礦離子向著陰極圈層或地塊遷移，並在那裏還原沉積，而負礦離子向著陽極圈層或地塊遷移，並在那裏還原沉積，因此，那種曾經是陰極和陽極性的圈層地塊往往沉積富集有不同的礦藏，這樣就形成了不同的礦床的伴生的現象。《現代成礦學導論》一書的235頁介紹道：“近年來發現許多金屬硫化物礦床附近常有天然氣的聚集，在金屬礦床內礦物的氣液包裹體中也見有石油和甲烷。因此，許多研究者提出，某些金屬礦床的生成與油氣田之間似乎存在著空間和時間上的聯係。”為什麽某些金屬礦床的生成與油氣田之間存在著空間和時間上的聯係呢？對此問題，可作這種解釋：由於形成油氣田的區域，存在有陰極和陽極性的圈層板塊，加之該區域又有地下水溶液，因此這種油氣田區域，就構成了一種電解池；在這種電解池裏，某些金屬則沉積富集在某一陰極或陽極性的圈層板塊內，這樣就出現了某些金屬礦床的生成與油氣田之間存在著空間和時間上的聯係的現象。有人曾在海底的擴散中心（強烈地震和火山活動地帶）附近的廣闊海底地區，發現了大片的地球化學異常區，富集了大量的金屬物質[1]。對此現象，我在這裏作這樣一種解釋：某些海底地震和火山活動區域，具有較強的電學上的陰極或陽極性，例如火山口相對於火山口周圍的區域，估計具有較突出的電學上的陰極性或陽極性；在具有較強的電學上的陰極或陽極性的海域，就形成了一種類似電化學中所說的那種“電解池”海域。在這種地震火山的“電解池”海域裏，就會出現比較明顯的電化學現象，包括海水中的帶電離子大量遷移、某些氣體的釋出以及某些金屬物質沉積富集等現象。為了證實和進一步完善上述的解釋，我認為可以進一步作如下工作：對於某些有強烈地震和火山活動地帶的海底及其海域，進行一些電學和電化學方麵的實測和考察等等。

 

上述的圈層板塊電化學沉積成礦說，是我在撰寫《石油天然氣金剛石地下放電成因說》的過程中，衍生出的一種假說。圈層板塊電化學沉積成礦說和石油天然氣金剛石地下放電成因說，都是將“電”引入進來進行探討，這是這兩個假說的共同點。這兩個假說也有不同點，那就是：一個是試圖探討強烈放電情況下的石油天然氣金剛石的形成機理，一個則是試圖探討緩慢放電情況下的電化學成礦機理。最後我想說的是，既然地球是一個帶電的球體，而且業已發現地球的內部存在有放電的現象，那麽，引入“電”的概念，來探討地球研究地球，則是一個不應忽視的思路。2000.3.21

參考文獻

1。《現代成礦學導論》，鄭明華著，重慶大學出版社， 1988 年版，第7頁，第13頁，第41頁， 第225頁。

2。《電化學原理》，李狄主編，北京航空航天大學出版社出版，1989年版，第1頁至第5頁。

3。《離子融體化學》，（蘇聯）捷裏馬爾斯基著，沈時英譯，冶金工業出版社，1986年版，第 269至第302頁。

4。《普通地質學》，徐成彥，趙不億主編，地質出版社，1988 年版，第114頁，第250頁。?

5。《地殼中的電磁現象》，（蘇聯）卡·納·阿勃杜拉別可夫著，蔣宏耀譯，學術書刊出版社，1990 年版，第138頁～第139頁，第148頁。?

6。《地震火山石油天然氣金剛石地下放電成因說》，劉先誌撰，1988年。

7。《大氣電學基礎》，孫景群編著，氣象出版社，1987 年版，第263頁。?