秦占杰：气候变暖的新思考海底巨厚蒸发岩成因之谜_新浪财经

专题：2023年CC讲坛

　　主题为“和而不同，思想无界”的CC讲坛第55期演讲2023年8月19日在北京举行。来自中国科学院青海盐湖研究所副研究员秦占杰出席，并以《气候变暖的新思考海底巨厚蒸发岩成因之谜》为题发表演讲。

　　大家好，我是来自中国科学院青海盐湖研究所的秦占杰，我今天跟大家分享的题目是“海底巨厚蒸发岩成因之谜”。

　　首先给大家展示两张图片，盐就是我们日常生活中所用到的食盐，氯化钠，没有它我们的生活会索然无味。我们的老祖宗非常的智慧，早在二千多年前就通过打井抽取井里面这种高盐度的卤水，来人工熬制食盐，现在主要是在海边修建盐田来晒制食盐。那么在我国西北的青藏高原有很多的盐湖，像青海的茶卡盐湖，也是修建盐田来晒制食盐，加工以后我们就能食用了。

　　我今天所讲的蒸发岩，主要就是由石盐组成的，当然是没有被加工过的，它除了食盐，还包括一些硫酸盐，像石膏，我们家里面装潢用的石膏板就是由它制成的，还有一些碳酸盐，像方解石，我们家里面刷墙用到石灰是由它制成的。蒸发岩我们通常的定义就是太阳蒸发，当湖盆里面的水体逐渐咸化的时候，达到盐类矿物结晶的饱和点，蒸发岩就可以析出来了。

　　它与我们平时所见的那种非常坚硬的石头还不太一样，像北京凤凰岭那种花岗岩，大家都见过，非常坚硬，蒸发岩跟它是不一样的，蒸发岩是易于溶解的。这些就是蒸发岩的一些单晶的矿物，这些单晶矿物大量堆积以后，就能形成我们的蒸发岩体了。

　　蒸发岩其实在我们的生活中非常的普遍，这是我们在新疆科考，库车盆地在半山腰就有这种蒸发岩，主要是由石盐和石膏组成的，非常的纯净，它的面积大概有三万多平方公里，二三百米厚。形象点说相当于两个北京市这么大，一百层楼那么高。

　　我们在我们的邻国老挝和泰国也开展了工作，那边的蒸发岩将近有五万多平方公里，也有三百米多厚，相当于四个北京市这么大，一百层楼差不多高。

　　也有学者对全球蒸发岩进行了一个初步的统计，发现在世界上，各个地方差不多都有这种蒸发岩，或大或小。尤其特殊的就是在海底，也发现了非常厚的蒸发岩，比如像美国的墨西哥湾，欧洲的地中海，阿拉伯国家的红海，还有南美和非洲西部属于大西洋，底下也有非常厚的蒸发岩。

　　具体来说，地中海的蒸发岩有两千多米厚，面积有六十多万平方公里，相当于四十个北京市这么大，一千层楼那么高。红海的蒸发岩体量更是巨大，达到了五千米厚。在南美洲巴西的东部，还有西非刚果，临近南大西洋下面的蒸发岩也是达到三千多米厚，一百多万平方公里，我们北京市才1.6万平方公里，大家可以在脑子里有个形象的对比。在美国的墨西哥湾的蒸发岩有四千多米厚，非常庞大，都在海底。我的工作一直是与蒸发岩打交道的，特别想研究清楚这些岩到底是怎么形成的，尤其是新发现的这些海底巨厚的蒸发岩怎么形成的，难道它们也是像盐湖一样被太阳蒸发晒出来的吗？

　　目前关于这些海底蒸发岩的成因并没有一个科学的解释。就拿地中海来说，学者研究当今地中海，如果把它全部蒸干以后，只能形成二十六米厚的岩，但是在五百多万年前，短时间内，地中海就沉积形成了两千多米厚的岩。从厚度上来说是当今的一百多倍，体量来说也是有二十多倍。学者研究认为形成这么厚的岩，当时地中海肯定是干涸了，难道地中海曾经被蒸干过二十多次吗？最近的一些研究发现，认为地中海当时并没有干涸，而且水还非常深，那么岩是怎么形成的呢？

　　另外还有一个疑问，地中海现今的年净蒸发量是有三十多亿吨的水，但是在五百多万年前形成那么大的蒸发岩，每年的净蒸发量需要达到一百二十多亿吨的水，相当于现在的差不多四倍，当时的环境有这么极端吗？古生物最新的成果研究，当时地中海与现在的气候是差不多的，那么地中海的蒸发岩到底是怎么形成的？太阳蒸发在地中海蒸发岩形成过程中扮演了什么样的角色呢？带着这个巨大的疑问，我就开始思考蒸发岩形成的本质。

　　我们传统上来说蒸发岩形成，需要三个基本条件：一个就是构造，一个是物源，还有一个是气候。构造，大家可以想象，它需要一个盆地；物源就是需要一些水体在盆地里面留存；那么在干旱的气候条件下，就会逐渐的达到盐类析出形成蒸发岩，我们所见的盐湖就是这样形成的。但这只是它的一个基本条件，并不是唯一的条件。达到了蒸发岩形成有个目标，我刚才说的只要水体逐渐咸化，能够达到盐类矿物析出饱和度，自然能够形成盐类矿物结晶出来。实现这个目标，还有其他的途径，比如说加入高密度的高盐度的卤水，我一开始展示的四川自贡井盐，卤水盐度非常高。不用太阳蒸发，有别的热源导致水体逐渐咸化，也是一种途径。举个最简单的例子，一锅水放到太阳下面可以蒸干，你给它加一个火苗，在家里面照样可以蒸干。

　　因此我就在怀疑和想象，海底这些巨厚的蒸发岩，是不是有其他新的成因机制，而不需要太阳蒸发。比如说有地热，这种新的一种热源，导致它成岩了。沿着这样的思路，我们就开始收集相关的证据。首先是地质方面的证据，我们发现这些岩，主要形成在两种构造环境中，一种就是裂谷环境，还有一种就是俯冲环境。而且这些蒸发岩，都是在这种环境形成之后，它们才形成的，或者是和这种环境同时形成的。

　　我们都知道地球是有地核，地幔，还有最外面是地壳，我们就生活在地壳上，由这三层来组成的。地壳有一些水平和垂直的运动，地壳水平运动的时候，在拉动的环境下就会形成裂谷，比如像东非的大裂谷。还有的地壳碰撞以后由于密度的差异，一个地壳板块会向另一个下面俯冲，像现在南美洲西部的安第斯山脉就是这种情况。在这两种构造环境中，由于这种地壳地质作用，会有很多的岩浆侵入或者火山喷发等等，是与地热关系非常密切的，它们有一个共同的特点，就是地热非常发育。我们也对全球蒸发岩的地质构造环境，进行了统计，发现将近80%多的蒸发岩，都是在这两种环境中形成的，因此我们就认为地热与蒸发岩的形成，可能存在一定的联系。

　　进一步我们就收集了地球5.4亿年至今，蒸发岩形成的一些数据，还有大火成岩省的数据。大家可以通俗这么理解，大火成岩省就是火山集中喷发的时候，发现它们两个时期，时间对应的非常好，非常吻合。但是反映气候指标的，全球海表温度，还有大气二氧化碳浓度，这些指标与我们的蒸发岩形成的时期，不是完全吻合，有时候甚至呈现相反或者矛盾的趋势。因此我们认为，地热对我们蒸发岩的形成关系可能是比较密切的。

　　我们还做了一个工作，就是对蒸发岩形成时候的古地理进行了重建，发现海底这些蒸发岩形成的时候，与当时火山喷发等这种岩浆事件，在空间上，时间上吻合得非常好，再次侧面验证了，我们觉得地热是主要原因的一种机理。

　　还有的学者做了一些蛇纹石化的实验，蛇纹石化在海底下面非常普遍。海底有坚硬的岩石，我们通常称之为洋壳，在洋壳下面有地幔，有岩浆活动，岩浆这种地热与洋壳发生反应，蛇纹石化能形成蛇纹石。那么学者开展蛇纹石化模拟实验，在这个过程中就形成了石盐、还有杂卤石、石膏、硬石膏，都是蒸发盐的一些矿物。

　　在现实中，学者也在地中海地区发现了，这种蛇纹石化的迹象。比如在图中A、E、G2，这三个粉色点的地方，下面就有十到二十公里这种蛇纹石化的痕迹，上面就是蒸发岩。学者理论计算了十几万立方公里的这种蛇纹石化，就能形成七百多立方公里蒸发岩的矿物。

　　另外有学者做了一些高温的模拟实验，修建了一个近五十平米，三米高的一个池子，用海水来做实验，在其中加入了一个能调温的设备，把温度调到一百多度，让它沸腾，十一天的时候就析出了，像我们右图展示的这种蒸发岩的矿物，主要是石膏、石盐，还有硬石膏的一些东西，这些与我们太阳蒸发是没有太大联系的。学者理论模拟计算，最后得出海底高温形成蒸发岩，有一个基本条件，就是在海水两千多米的时候，温度有400℃，压力达到30个兆帕，海水会呈现超临界的一种状态，就会析出石盐，而且对析出的石盐不会发生溶解。

　　我国的学者大连理工大学唐春安教授，他也提出一个新的假说叫“地球大龟裂”。他认为地球是有冷热波动的，是可以自身调节温度的一个星球。比如说热的时候，它就通过岩浆喷发来释放热量，然后就会冷却，进入下一个热积累的阶段。而且在地质历史上，四十六亿年地球形成至今，确实也发现了好几次冷热波动的现象。他认为地球是一个热演化系统，而且这个系统，对我们地表很多事件，会产生重大的影响。比如我们通常所听到的生物大灭绝，还有大洋红层，雪球事件，整个冰雪覆盖不仅是现在的南极北极而是到赤道，这些事件等等，都会产生很重大的影响。这个新的假说，给了我很大的启发。

　　基于上述的一些研究收集的证据，还有我们对地球作为一个热演化系统初步的认识，我们跟唐老师共同合作，对海底巨厚的蒸发岩提出了一种新的成因机制，我们认为，它主要是由地热来驱动的。

　　这个工作从2019年开始着手，历时有四年多，我们写成的文章成果投稿被拒了有十多次。有一些直接没给我们任何评审的机会，有一些认为我们的证据收集的不够充分，让我们再补充数据，还有一些认为我们需要更详细的理论计算，但是对我们思想上的一些闪光点一点不在乎。我们修改的版本有四五十个，从最初的一万多字删减到最后的只剩下一千多字。在修改的过程中，每次大家会争论得非常激烈，面红耳赤。有时候感觉非常的失落，甚至有放弃的那种念头，但是我们平静一段时间以后，又会认真的思考，我们的假说这个理论是否成立，我们会经过一轮又一轮的讨论，认为我们这个思想，它值得而且应该去传播出去。所以我们修改完又会认真的再投一次，直到今年六月份，我们的文章终于被接收，由我们中国科学院青年创新促进会创办的期刊，《The Innovation Geoscience》这个题目就是《创新地球》。论文发表以后，引起了我们的同行的热议，他们认为我们提出了一种蒸发岩形成的新机制，这给了我们很大的鼓舞。而且我们也非常感谢期刊，对我们质疑的科研精神的包容态度，让我们能够坚持科研的本性，继续认真的做科研。

　　当然我们的假说和理论也有很多不足的之处，比如说数据收集方面，还有一些算法方面，尤其是地质学讲究一个有现实的地质证据，来证明我们这个理论。这些方面我们正在通过大数据，还有联系国内外的一些学者，共同在开展这方面的工作。

　　通过以上的工作，给了我比较大的触动，第一点我感觉科研工作是一个非常细致的工作，但是它更需要质疑的态度，这也是科研科学精神的一个本质。我们日常生活中，所习以为常见怪不怪的一些认识，可能也只是在现有认知或者是现有科学发展水平条件下，所呈现出来的一种状态，我们需要去打破常规，我们不能完全跟风，这会让我们迷失。

　　第二点我们生活在这个地球上，对我们生活的地球还了解得非常的少。尤其是地球内部这种地热，地球作为一个热演化系统，地热运动的规律，以及它对我们地表产生的这种影响等等，我们了解的还非常的浅薄。

　　比如拿时下最热门的全球变暖这个事件来说，它本身是一个气候领域的科学问题，大家都会关注二氧化碳对全球变暖带来的影响，甚至认为是人类产生了很大的影响。就拿南极冰盖来说，学者认为南极冰雪融化主要是二氧化碳造成了一些影响，但是最新的研究，最新的科研调查发现，在南极的西部有很多冰盖下面有很多火山和岩浆事件，有很多热的异常，这个是与我们的二氧化碳没有关系的，它造成了南极冰盖融化的影响是不可估量的，而且以前是被忽视的。

　　因此我个人的观点，在我们关注与我们生活息息相关的全球变暖，极端气候等这些事件的时候，我们在研究二氧化碳的基础的条件上，我们不能忽视地球本身的作用。它本身作为一个热演化系统，自己发热，自己调节温度，以及它对地表产生的一个影响。只有将地球本身作为一个内因，二氧化碳等外因，两者结合起来去研究地球，才可以更加客观地把自然规律给揭示出来。