|
|
|
|
“地球内部（特别是深于上地壳）的流体均呈超临界态存在，既不是水液，也不是岩浆，而是高压缩、高密度的极强还原性气体（例如H2、CO、CH4，和地表上的大气成分截然不同）。地球排气作用和哮喘就是在强大的温度差、压力差、黏度差、密度差驱动下高压气体自发反重力不均匀地向上辐射喷流。这当然会对大气、海洋、地震等灾害的孕育和发生产生不可忽视的影响。”
他用“幔汁”和“气圈”来描述这种流体。
在20世纪70年代末，英国学者Bailey，D.K.等就提出了“地幔流体”的概念，用它来解释岩浆形成的过程：以某种渗透性、流动性、挥发性强的流体作为媒介进行的物质交换过程，整个过程被称为“地幔交代作用”。
1987年杜乐天提出了“幔汁假说”，指出地幔是由幔岩和幔汁两部分构成的。他立足于物质的萃取与输送功能，从轻质、渗透性、挥发性的角度确定幔汁的成分。
“地幔流体”中，氢（H）是原子序最低的元素（1），也是渗透性最强的元素，所以氢是幔汁的首要成分。除了氢以外，幔汁中还有碱金属（用字母A表示），在地幔条件下，碱金属的化合物是挥发性的，是不可少的主控性成员。此外还包括碳（C）、氧（O）、氮（N）、硫（S），所以杜乐天用HACONS来表示幔汁。构成幔汁的皆是轻物质，原子序最高的是钾（19），其余的都在11以下。至于“地幔流体”中的其他成分，在杜乐天看来，是被幔汁萃取与输送的物质。
液态铁构成的外地核溶解了大量的氢（H2）。氢是太阳系中丰度最高的元素，而铁（Fe）能溶解氢是冶金学的常识。压力越大，温度越高，液态铁中氢溶解量越大。前人的超高压实验发现在地核中可以形成原子比为1∶1的FeH。而幔汁就发源于由液态铁外地核辐射出的强大氢流。
当幔汁向上喷流途经下中地幔后，演化为氢型幔汁（H-HACONS），许多不相容元素呈氢化物形式迁移。
当氢型幔汁向上穿透到上地幔后，由于一路上萃取许多不相容元素特别是Na + 、K+（钠、钾）之类阳离子碱金属后，逐渐演化为碱型幔汁（A-HACONS）。碱型幔汁在岩石圈的屏蔽下积聚即成上地幔软流圈。在幔汁渗入后软流体不断扩大溃变的体积，上隆形成波峰，甚至刺穿上覆岩层形成穹隆或蘑菇状构造。
当岩石圈发生破裂、张开、拉伸（如裂谷、裂陷、深大断裂、伸展或拆离等），碱型幔汁继续向上进入地壳，进一步演化为氧型幔汁（O-HACONS）。它们的压力大（数千MPa），温度高（高于1000℃，远高于花岗岩的熔点700℃），其中的氢、烃又开始部分氧化而产生较多的H2O、CO2，故很容易导致地壳岩石或地层的全部熔融，产生花岗岩浆和安山岩浆。氧型幔汁如在地壳中积聚，即形成地球物理异常带：地震波速低、电导率高导、高热流等，杜乐天将其统称之为“溃变体”。
于是，在杜乐天的视野中，地球内部的流体垂向分带大体是，地核氢流→氢型幔汁→碱型幔汁→氧型幔汁→岩浆、热液、热泉、油气、水合天然气→水圈（包括海洋、地下水）→大气圈。
幔汁在巨大的压力、温度、密度、浓度梯度驱动下，反重力向上迁移，这就是整个地球内部、外部基本的流体体系。杜乐天将这一过程称为“幔汁辐射”，认为是它控制了地球演化、岩浆作用、热液作用、大地构造运动的发生。
幔汁辐射的原动力来自地球内部的温度差、压力差和质量差。通俗地说，轻而渗透性强的漫汁因压力差而上浮。杜乐天认为，幔汁辐射的过程就是地球向外排气的过程。地球不只有人人都感知到的大气圈，它一共有5个气圈，它们自外向内的顺序是：大气圈（Ⅰ）；上地壳充气圈（Ⅱ）；中地壳充气圈（Ⅲ）；上地幔充气圈（Ⅵ）；气圈Ⅴ位于地核的外层，据中外研究，此处是熔融铁，在极大的压力下其中溶解了巨量的氢。铁水中可以溶解很多氢，这在钢铁工业中是常识（氢脆问题）。温度越高，氢在铁水中的溶解越多。
气圈Ⅰ、Ⅱ的存在并无争论，气圈Ⅲ、Ⅵ、Ⅴ的存在是杜乐天提出的，他广泛引用地质学、矿物学、地球物理学、地球化学的证据来论证自己的假说。
杜乐天认为，上地幔气圈是大气圈的120倍，外地核气圈则是大气圈的400倍。
由此，杜乐天提出了从固体地球观向流体地球观的转变。指出地球动力学的真正起因不是来自固体的力效应，而是来自深部流体活动，是流体在地球3个基本动力（重力、地球自转速度改变和各地质圈层差异转速及天体引潮力）的合力作用下的结果。只要有1%左右(体积)的此等流体积聚即可导致地球内部动荡不安，必然发生大地构造运动。这才是大地构造运动的产生根源。
|