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地热能与地球物质和生命的演变
[作者] 韦青松 广西师范大学政治与行政学院 广西桂林市育才路15号 邮政编码：541004 电话：13367832410 Email: guizhouren926@163.com
[摘要] 地热能是地球存在的根本，它在地球旋涡体中与外面的旋进冷气流体的对抗中，循环流转，缓慢消耗，逐渐导致了地球物质层次的变化，也逐渐产生了地球物质和生命的演化，此后，地球的物质和生命在地热能走向耗尽消亡的过程中演绎着或长或短的生成、繁衍、发展，死亡的全过程。
[关键词] 地热能 地球的物质层次包压模式 原始石油 气候类型
原始地球同太阳一样，也是一个发光发热、金光灿烂的火球，在长期的演化中，地热能逐渐消耗，地表物质逐渐冷却，变成了今天蓝色的星球。地热能的消退过程，也是地球物质和生命生成和演化的过程。在地球旋涡体内，热地球受到外面旋进冷气态的包裹推压，地球热能向外宇宙空间的扩散受到外面冷物质层次的包压阻挡，使地球就象一个盖着锅盖煮饭的锅，一部分热量向外扩散了，一部分热量向内循环流转，使地球的热量缓慢消损耗掉，在热量循环流转的空间里，孕育了地球的物质和生命，物质和生命就在这个空间里生成、繁衍、发展和死亡。
一、地球的物质层次包压论
1．地球原始物质层次包压模式
相互作用的流体物质向同一方向作有序运动，性质相同或相近的物质会相吸引而凝聚在一起，形成性质相对稳定的物质形态。根据这一原理与冷热物质能量力量的对抗原理，在地球旋涡体中，从外到内表现为最轻质量物质层到最重质量物质层向里依次层层包压的状态，物质层次的温度从外到内层层递增。
原始地球物质层次从外到内大体依次表现为：第一层是气体热流体层；第二层是轻金属热流体层；第三层是重金属热流体层；第四层是不知名的热流体层；第五层是地心热核反应层。这些层次的最外面是由寒冷的宇宙原始气体层包裹着。
各层相对应的元素依次分别是：第一层是氢、氦、碳、氮、氧等气体物质；第二层是钠、镁、铝、硅、钙、铁等轻质量金属物质；第三层是银、锡、钨、铂、金、铅等重质量金属物质；第四层是不知名的热流体物质；第五层是进行热核反应的不知名物质。
以上所举的物质只是那一类有代表性的物质，而不是全部。
2.地球物质层次的物质化学反应顺序
根据地球旋涡体的原理，外面冷气体旋进包压热地球并推动其旋转，冷热物质的对抗是从外向内逐步推进的，因此，地球的热能是从外向内逐渐被消耗的。地球表面从上百万摄氏度的高温降到现在能达零下几十度的低温，为各种物质能在不同的温度下进行化学反应生成新的物质、新的物质之间又进一步进行化学反应和演化生成更新的物质创造了条件。地球各层次的物质反应和演化，从外到内按顺序依次为：
首先，外面包压的宇宙气体与第一层的各种高热气体物质之间进行化学反应，生成各种离子物质；
其次，各种离子物质与第一层的各种气体物质之间、第一层的各种气体物质相互之间进行化学反应，生现离子物质和水、二氧化碳、烷烃类、酸碱类、醇类等化合物的蒸气形态或液体形态；
再次，第一层的各种气体物质和它们进行化学反应后生成的各种化合物同第二层的轻金属热流体物质之间、第二层的各轻金属物质相互之间发生化学反应，生成氯化钠、氧化硅、氧化铝、氧化铁等各种化合物，这些化合物又进一步进行化合反应或聚合反应，生成各种岩石和其他化合物。
第四，第二层的各种轻金属物质与其生成的各种化合物同第四层的重金属物质之间、第三层的金属物质相互之间进行化学反应，生成各种化合物。火山爆发时喷发的第三层的岩浆中的物质也与第一层的气体物质或第一层反应生成的化合物发生化学反应，生成新的物质。
将来向内依次是高热流体物质层和地心热核反应层的反应。（略）
3.现在地球物质层次包压模式
原始地球发展演化到今天，生成了无数新的物质，其物质构成层次也发生了一些改变，今天的地球物质层次大体表现为：第一层是离子层；第二层是气体层；第三层是液体层；第四层是轻金属化合物层；第五层是重轻金属化合物层；第六层是不知名的热流体物质层；第七层是地心热核反应层。这些层次的最外面是由最寒冷的宇宙原始气体层旋进包裹着。
各层大体相对应的物质分别是：第一层是各种离子物质；第二层是氢、氮、氧、二氧化碳、液体蒸气等各种气体物质；第三层是水、烷烃类、醇类等各种化合物的液体形态；第四层是各种轻金属物质构成化合物，主要表现为各种岩石和矿物；第五层是各种重金属物质构成的化合物，主要表现也是各种岩石和矿物，但与第四层有区别；第六层是不知名的热流体物质；第七层是进行热核反应的不知名物质。第四层构成地壳的表层，第五层构成地壳的内层，第六层构成地幔，第七层构成地核。第一层在外，第七层在里，从外到内层层包压，构成了地球的物质层次包压模式。（以上只是非常粗略的层次划分，除了宇宙气体层以外，各个层次还可以细分。各层次之间并没有严格的界线，各层次的物质在运动中常常相互渗透）
4.地壳的通气功能
地壳就象一块满是通气小孔的皮肤包盖在地幔上。由于地热能向外扩散受到外面冷物质层的层层包压阻挡，扩散的能量一部分向外被消散开了，一部分又向地球内部折回，进行循环流转，使地壳形成一个从内到外布满无数通气小孔的盖板，如同在锅里盖着锅盖煮饭一样，蒸气在锅里上下循环流转，饭熟后，从锅底到表面形成了无数的通气小孔。地球内部与外界进行的物质能量的交换就是通过这些小孔完成的，大气压把地面上的气体、水、各种有机物液体等物质从这些小孔压到地下，地下的地热能对这些物质进行热加工，生成热气、热水、热蒸气、热石油等，并通过这些小孔把它们送返回地表，形成热气井、温泉、泉水、地下水，并保持地下土壤的温度和湿度。地壳在形成的过程中，经历了无数火山和各种各样的地质运动，有些通孔被堵住阻塞了，有的又被冲开或重新生成，总之，地壳就象罩在地球上的皮肤，能使地热能、气体和液体物质上下循球流动。
第四层的轻金属物质的流体浆进行化学反应生成各种化合物，逐渐冷却形成地壳表层，此时期，火山频繁爆发，一个火山就是一座岩浆，冷却后就变成一座实心的山峰，绝大多数都没有火山口等明显的特征，很难从岩石或矿物的物质含量成份来判定原流体浆中各种金属物质从内到外的排列顺序。第五层的重金属物质流体浆的反应演化则不同，此时期，地壳表层的地层已经很厚，温度很低，此时的火山大部分都有火山口等明显的特征，通过它可以研究并区分地壳表里层的物质成分。
二、石油和地下蒸馏水的形成
1.石油的形成
当地球表面的温度下降到一定的程度，地球物质层次的气体层和液体层的物质和化合物进行化学反应，生成甲烷和乙稀等烷烃类系列有机化合物（CnHn），这些有机化合物在高温下进行化学和聚合反应，合成原始石油。当地表温度降到100多摄氏度，水还以蒸气的形式迷漫在地球的上空，原始石油已降落并流聚在地表的低地上，成为油湖、油海。原始石油储藏有以下几种形式：第一，在大气压的压力下，地表上的原始石油顺着当时还在温热的地表疏松的土壤或岩石的缝隙流入地下而贮藏起来；第二，当时地壳频繁的火山和地层运动，翻起的岩浆或沙石把地面的油湖或油海掩埋起来而保存在地下；第三，当地表温度降到100摄氏度以下时，空气中大量的水蒸气凝结成水，降落到地面下，把地面的油湖、油海覆盖起来，一部分原油混入水里，一部分被压入地下而贮藏起来。
原始石油的进化。当地球出现生物以后，动植物死亡后的腐质体和其他有机化合物渗透到地下深处，流入地下油层之中，或在地热高温的“蒸馏提炼”，蒸馏出水分、甲烷等物质，剩下的有机化合物部分流入原始石油层中，日积月累而演变成现在的石油储藏。地下深处的石油经地热高温的“蒸馏提炼”，蒸馏出来的甲烷等气体物质，在地下通孔或空洞中集中储藏起来，就形成了天然气储藏。地下的石油储藏都受到来自地下热能的向上向外的推动力而保持在一定的位置上。
2.地下蒸馏水的形成
地面上的淡水有相当一部分是地下的蒸馏水。也就是说，江、河、湖、海等地面上的水在大气压的推压下，渗透到地下深处，遇到温度较高的地热层，温度较高的地热能对之进行加热蒸馏生成水蒸气，这些水蒸气在地热能向外力量的推动下，朝外蒸发，遇到温度较低的岩层或土层而凝结成水，这些水沿着土层或岩层的缝隙、通孔、溶洞等地下大大小小的通道流动，汇聚而成地下湖、暗河、地面泉水、井水等，有的流入地面的江河湖泊之中。这些地下淡水层的位置也受到地热能量向外推动力的制约。
由此可知，石油、地下淡水等地下液体层的位置距离地面的深浅程度，主要由地热能向外推动力量的大小决定的，地热能的消耗程度对地面淡水的数量，甚至地球的气候都有深刻的影响。
三、地球气候类型和生物的演变
1.生物进化经历的气候类型
地热能的耗退，地表物质逐渐冷却，地球也经历了从高温气候到低温气候的变化，出现了不同的气候类型和生物的演变。可以粗略地把地球生物进化经历的气候类型划分为以下三个时代：
（1）热雾时代
地球的陆地地面和海水的温度降到90ºC—60ºC的时期气候和生物。
这时期，陆地上温泉众多，到处冒着热水，地面热湿。海洋和湖泊的热水里混合着烷烃类、醋酸类、醇类、氨基酸等有机化合物。由于气温高，水蒸气大量蒸发，加上此时期火山频繁，向天空发出大量烟雾，天空布满了温度较高的水蒸气、甲烷、氨、氧、有机或无机化合物等物质蒸气体，它们混合在一起，迷迷朦朦，遮天蔽日，雨水没有下到地面，就变成了热蒸气。因此，在此时期，地球是一个由湿热蒸气构成的细雨朦朦的昏暗世界，终日不见阳光，常年能见度极低，昼夜稍有差异，无春夏秋冬四季区别，赤道与两极的气候差别不大，可称为热雾时代。此时期地表的热量由地球内部能量供热为主。
混合在海洋和湖泊的热水中的各种有机化合物，相互之间反复激荡、反应、演化，经过漫长的岁月，生成了蛋白质、核糖核酸等生命基础物质，最后生成细胞，进而进化成生物。此时期最后生成了适宜高温、湿热和昏暗环境的水生生物。
（2）洪水时代
地球的陆地地面和海水的温度降到60ºC—30ºC的时期气候和生物。
此时期，地热能的温度比较高，温热的地下水位距离地球表面比较近，因此，陆地上的高山、平原、低谷到处冒着温热的泉水。海洋和湖泊水里的各种有机化合物在长期的地球演化中，有的被植物吸收，有的渗透到地下积藏起来，已大大减少，大量陆地上的淡水和雨水流入海洋和湖泊，使海洋和湖泊的淡水比例大大增加，水质得到了很大的改善。由于气温较高，水蒸气大量蒸发，天空经常云雾迷漫，雨水频繁，大雨滂沱。此时期，地球上云雾朦胧，雨水成灾，陆地到处泉水叮咚，满地温水模流，河川洪水滔滔，有时午后能见到阳光，但并不常见，空气常年能见度较低，昼夜差别不大，春夏秋冬略见身影，赤道和两极的气候稍有差距，可称为洪水时代。此时期地表的热量仍由地球内部能量供热为主。
此时期出现了大量种类繁多的适宜温湿气候的海陆生动植物。由于少见阳光，植物叶子颜色较淡，动物主要以恐龙、蛇、鳄鱼等为代表的鳞甲类热血（也称为冷血）动物。鳞片的功能主要用于防水、防湿，因为湿热是动物最主要和致命的病源之一。由于空气经常大雾迷漫，能见度较低，为了寻找食物、防范危险，这些动物不得不常常向前努力伸颈探头，过度使用脖子和眼睛，因此，它们都有长颈、尖头、凸眼的外部特征，又因能见度低，视野不开，地面满是流水湿地，它们也没有进化成善于在陆地上奔跑的腿脚。
（3）清朗时代
地球的陆地地面和海水的温度降到30ºC—0ºC的时期气候和生物。
此时期气候发生了很大的变化，地球开始了以地热能供热为主的气候类型转变到了以太阳能供热为主的气候类型。由于地热能向地球内部耗退，地下水距离地面较远，地下水位降低，陆地上泉水大为减少，部分河流和湖泊干枯，海水水位下降，水质较好，空气中水蒸气减少，云雾和雨水也大为减少，能见度高。此时期地球大部分地区经常天气晴朗，阳光明媚，昼夜差别明显，春夏秋冬四季分明，高低纬度之间的气候差距很大，可称为清朗时代。此时期地表的热量主要以太阳光的热能供热为主。
随着气候的巨大变化，此时期，植物发生了很大的变化，出现了热带、温带、寒带、高山、草原、低谷、沙漠等多种多样的、大量的适应不同地区气候的植物。动物也发生了很大的变化，由洪水时代的鳞甲类动物进化为毛类动物，由以防水湿为主的鳞片转变成了以防寒为主的发毛，鳞片变为发毛或羽毛，变为发毛的在地上跑，变为羽毛的在天上飞。由于空气能见度高，视野开扩，地面干燥，这些动物不需要努力伸颈探头，过度使用眼睛，不但善于奔跑，也没有长颈、凸眼的现象。
2.鳞甲类动物的灭绝
陆地上以恐龙为代表的、繁盛于洪水时代的鳞甲类动物的灭绝主要与气候的变化有关。当地热能向地球内部退去，地球以地热能供热为主的气候类型转变成了以太阳能供热为主的气候类型，气候发生了深刻的变化，春夏秋冬四季分明，高低纬度地区气候气温差别巨大，这些动物不适应变化了的气候而逐渐被淘汰。具体来说，主要有以下两个原因：一方面，植物对气候特别敏感，气候的变化很快造成植被的相应变化，地面植被的变化使这些动物的生活环境发生了改变，当这种改变大到一定的程度，它们就很难找到食物而死亡；更为主要的另一方面是，鳞片不能御寒，气候的寒冷使鳞甲类动物受冻而死，有的经过进化可以冬眠，但如恐龙类动物庞大的身躯无处躲藏，只能成为已进化了的食肉毛类动物的食物。只有善于钻土入洞保温的蛇、潜伏于热温带河沟的鳄鱼等少数种类动物不被冻死，得以缓慢进化而延续到现在。
四、地球未来的情况
地热能的耗缩对地球未来有以下几个方面的影响：
第一，包压地球的气流旋进体逐渐变小，包压力造成的大气压力也相应减弱，从而使因环绕地球旋转而具有离心力的地表上的物质不断地向外宇宙逃逸；
第二，火山减少，地球体积和表面积逐渐缩小；
第三，地壳变厚，大量地面上的水会渗透到已变厚的地壳土壤层和岩石层的缝隙和通孔中，从而使地表上的水量减少；地热能的减少使向外推动地下水蒸气的力量相应减弱，地下水蒸气凝结成水的位置距离地面也在加深，地下水位的下降，从而造成地面泉水减少、河流、湖泊逐渐干枯，海面逐渐下降，雨水稀少，引发干旱，异常天气增多；
第四，地热能的向地球内部消退，使石油层和地下水的位置下降，从而在其原来储藏的地方造成地下空洞，引发地震。特别是现在石油和天然气的大量开采，不仅加快了地热的消耗，更使原来储藏石油和天然气的地方迅速出现大量的空洞，使地震频繁发生。石油总往低处流，开采地的石油总是由遥远的高山地带流入，空洞总是出现在这些偏高的地带，这些地带经常发生地震，而开采石油的地方因不断有油从远方的高处流入填补而不会出现太大的空洞，不大会发生地震。
地球的热能是地球生存的根本，热能耗尽，地球就要死亡。减缓地热的损耗，延长地球的生命应是每一个生活在地球上的人的神圣职责，人与社会的发展应当减少对自然资源特别是地下能源的依赖，开发人类智慧，向科学进军，拓展人造资源，发展靠创造和发明，自给自足，是当务之急，也是科学发展之道。 参考文献：
[1] [美]，F.J. 索金斯 等著，张友南等译，《地球的演化》，[M]，北京，科学技术出版社，1982年12月
[2] [日]，井本稔 著，孙登甲 译，《理论有机化学解说》，[M]，北京，高等教育出版社，1985年7月
[3]北京地质学院编，《岩石学简明教程》，[M]，北京，中国工业出版社，1961年10月
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