趙大詠，劉石年

太陽(yáng)系地質(zhì)遞變運(yùn)動(dòng)與存在環(huán)境的關(guān)系

趙大詠1，劉石年2

（1.岳陽(yáng)市民政局，湖南 岳陽(yáng) 414000；2.中南大學(xué)地學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083）

本文視星際分子稀薄氣體存在形式為一種特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)，從其元素構(gòu)成特點(diǎn)與宏觀環(huán)境的關(guān)系為突破口，提出元素宏觀分布規(guī)律的三條內(nèi)容：元素交換量周期遞變及對(duì)遞減環(huán)境適應(yīng)性變化方向規(guī)律；元素交換量與存在環(huán)境物質(zhì)和能量密度關(guān)系式；元素對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性變化規(guī)律。指出不同元素在相同宏觀環(huán)境中存在的概率是不同的。根據(jù)元素宏觀分布規(guī)律，認(rèn)為在物質(zhì)和能量不斷遞減的太陽(yáng)系環(huán)境中，行星等不僅個(gè)體會(huì)形成遞變地質(zhì)結(jié)構(gòu)，如分析了地殼元素構(gòu)成、地球圈層結(jié)構(gòu)、地殼演化等成因；而且群體之間的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)也存在遞變關(guān)系，如行星交換量的7種不同優(yōu)先級(jí)的遞減方式，行星地質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的方向與環(huán)境的遞變方向有關(guān)聯(lián)性。太陽(yáng)系所有地質(zhì)運(yùn)動(dòng)都是對(duì)環(huán)境適應(yīng)性變化的結(jié)果；在不同的遞變區(qū)域，行星等會(huì)有不同的優(yōu)先級(jí)遞變方式。元素宏觀分布規(guī)律，在地質(zhì)學(xué)上的意義就是指出了地質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的方向性及動(dòng)力的來(lái)源，這使我們對(duì)力的產(chǎn)生有了新的認(rèn)識(shí)。

元素構(gòu)成次數(shù)；交換量；遞減環(huán)境；元素適應(yīng)性方向；遞減地質(zhì)結(jié)構(gòu)；地質(zhì)遞變關(guān)系

當(dāng)代地質(zhì)學(xué)研究存在較大的片面性，如：①研究對(duì)象過(guò)窄。目前地質(zhì)學(xué)主要盯著地球看，拿著錘子滿地球跑。雖有行星地質(zhì)學(xué)、宇宙地質(zhì)學(xué)的提出，但系統(tǒng)性研究還很不夠；②研究方向不夠全面。生物學(xué)研究生物，會(huì)充分地結(jié)合其生存環(huán)境來(lái)研究。如水生動(dòng)物為適應(yīng)水下環(huán)境，長(zhǎng)出了腮；陸生動(dòng)物駱駝為了抗旱進(jìn)化出駝峰。而在當(dāng)代地質(zhì)學(xué)中，將地球地質(zhì)運(yùn)動(dòng)與其生存的太陽(yáng)系環(huán)境聯(lián)系起來(lái)的不多；將太陽(yáng)系各天體的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)與地球進(jìn)行多方位對(duì)比也很不夠。脫離存在的太陽(yáng)系環(huán)境，去研究地球的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)，不亞于“井底之蛙”。地球作為太陽(yáng)系的一員，其地質(zhì)運(yùn)動(dòng)必然受到太陽(yáng)系環(huán)境的影響。由此，必須引入一種全新觀點(diǎn)，對(duì)地質(zhì)學(xué)理論進(jìn)行大膽的革命，才能更大范圍內(nèi)對(duì)地球的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)作出更好的解釋，這將在“太陽(yáng)系交換地質(zhì)學(xué)”系列中去嘗試分析和突破。從地質(zhì)學(xué)的視野，去探究元素的微觀世界，去啟迪對(duì)宏觀宇宙的新認(rèn)識(shí)，試圖為地質(zhì)學(xué)研究開拓一種全新的思路，從而構(gòu)建一種新的統(tǒng)一的自然科學(xué)理論，這將有大量腦洞大開的嶄新觀點(diǎn)產(chǎn)生。探索一種新的理論很不容易，新生觀點(diǎn)存在嚴(yán)重的錯(cuò)誤在所難免，希望從百家爭(zhēng)鳴，開拓思路的角度，允許一言。

表1 星際分子式（卞德培，1988）

1 元素宏觀分布規(guī)律

1.1 星際分子的地質(zhì)結(jié)構(gòu)及元素構(gòu)成特點(diǎn)

1.1.1 星際分子的地質(zhì)結(jié)構(gòu)與存在環(huán)境的聯(lián)系

星際分子是20世紀(jì)天文學(xué)的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)，多數(shù)星際分子為穩(wěn)定的化合物，在地球上也能找到。少數(shù)在地球上是找不到或很難找到，甚至在地球上的實(shí)驗(yàn)室里，也很難穩(wěn)定地存在。星際分子在宇宙中主要以密度極小，數(shù)量極大的氣體狀態(tài)存在；它的分布區(qū)域很廣，如電離氫區(qū)、中性氫區(qū)、暗星云、超新星遺跡等，其存在環(huán)境是一種物質(zhì)和能量密度極低、非常廣闊的宏觀存在環(huán)境。星際分子早已為學(xué)術(shù)界所熟知，但其攜帶的秘密仍有待我們?nèi)パ芯?。它有兩個(gè)研究方向一直無(wú)人涉及：一是它主要以稀薄氣體形式存在，從廣義的角度來(lái)看，這也是一種地質(zhì)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與其存在環(huán)境的關(guān)系研究不夠；二是對(duì)其元素構(gòu)成在周期表中位置所表現(xiàn)的特點(diǎn)缺乏研究。筆者有次無(wú)意中將星際分子元素的構(gòu)成次數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)出某種新規(guī)律，現(xiàn)有經(jīng)典理論無(wú)法解釋。傳統(tǒng)理論在分析化學(xué)反應(yīng)時(shí)，較多地從原子或分子自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如電子數(shù)等因素去探討，而這里則提出從星際分子地質(zhì)結(jié)構(gòu)與宏觀存在環(huán)境的關(guān)系中去探討元素的運(yùn)動(dòng)變化，并由此推出整個(gè)太陽(yáng)系地質(zhì)遞變運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)性的規(guī)律。

1.1.2 元素構(gòu)成星際分子次數(shù)及在周期表中的位置特點(diǎn)

表1是1937年至20世紀(jì)70年代末發(fā)現(xiàn)的星際分子的分子式（卞德培，1988）。在這里，對(duì)元素構(gòu)成星際分子次數(shù)（以下簡(jiǎn)稱構(gòu)成次數(shù)）采用一種新的統(tǒng)計(jì)方法。例如在CH中，C、H原子都只有一個(gè)，C、H兩種元素均算構(gòu)成星際分子一次；在CH３OH中，C、O原子只有一個(gè)，而H原子卻有4個(gè)，把C、O、H三種元素也都只算構(gòu)成星際分子一次，不重復(fù)計(jì)算。根據(jù)這種統(tǒng)計(jì)方法，把表1的55種星際分子中的構(gòu)成元素在周期表中的位置標(biāo)出（表2），可看出：

表2 星際分子構(gòu)成元素在周期表中的位置

注：帶“－”劃線標(biāo)記的元素參與構(gòu)成星際分子

（1）構(gòu)成星際分子的元素全部分布在一、二、三周期內(nèi)。一周期元素Ｈ構(gòu)成次數(shù)最多，共44次；二周期中的元素構(gòu)成的次數(shù)較多。其中，C構(gòu)成42次，N構(gòu)成21次，O構(gòu)成22次；三周期中的元素構(gòu)成次數(shù)最少。其中，S構(gòu)成10次，Si構(gòu)成2次；四至七周期元素則沒有構(gòu)成星際分子。

（2）相鄰元素的構(gòu)成次數(shù)相近。如H（44次）與它相鄰的元素C（42次）相近，N（21次）、O（22次）的構(gòu)成次數(shù)接近，而與它相對(duì)較遠(yuǎn)的元素S（10次）、Si（2次）的構(gòu)成次數(shù)相差較大。

（3）除Ｈ外，構(gòu)成星際分子的元素全部位于本周期中后部。如二周期的C、N、O和三周期的Si 、S等。

1.2 元素宏觀分布規(guī)律的基本內(nèi)容

星際分子構(gòu)成元素的這三個(gè)特點(diǎn)體現(xiàn)出元素的某種新性質(zhì)，它表明：元素在宏觀空間分布存在概率性，即不同元素在相同環(huán)境中存在概率是不同的。這一性質(zhì)為什么被忽視了呢？我們平時(shí)測(cè)定元素性質(zhì)，主要在地球上的實(shí)驗(yàn)室或礦區(qū)，相對(duì)宇宙空間而言環(huán)境太小，元素與存在環(huán)境之間的聯(lián)系考慮不是太多，造成元素之間的某些不同性質(zhì)被忽視。當(dāng)把測(cè)定元素性質(zhì)的環(huán)境擴(kuò)大到宇宙空間時(shí)，元素的某些性質(zhì)和分布規(guī)律被放大，明顯地表現(xiàn)出來(lái)。星際分子表現(xiàn)出來(lái)的元素新性質(zhì)，是從宏觀存在環(huán)境和宏觀分子數(shù)量的角度統(tǒng)計(jì)而體現(xiàn)出來(lái)的。為便于研究，可把宏觀存在環(huán)境分為三類：物質(zhì)和能量密度沿固定方向不斷遞減的宏觀存在環(huán)境簡(jiǎn)稱為遞減環(huán)境，如在太陽(yáng)系中，不斷遠(yuǎn)離太陽(yáng)的環(huán)境為遞減環(huán)境；反之為遞增環(huán)境；而物質(zhì)和能量密度維持穩(wěn)定不變的為穩(wěn)態(tài)環(huán)境。由于新性質(zhì)無(wú)法用現(xiàn)有的理論表述，因此有必要從元素與存在環(huán)境聯(lián)系的角度提出一種新理論，可稱為元素宏觀分布規(guī)律，它包括三條內(nèi)容。

1.2.1 元素交換量周期遞變及對(duì)遞減環(huán)境適應(yīng)性變化方向規(guī)律

正如動(dòng)物存在新陳代謝，與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和能量交換，并且，不同動(dòng)物的食量是不同的；任何元素在與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換時(shí)，不同元素具有不同的交換量。

（1）整個(gè)元素周期的交換量變化方向及對(duì)遞減環(huán)境適應(yīng)性變化方向。星際分子由較低周期元素構(gòu)成，且存在環(huán)境是物質(zhì)和能量密度非常小的宇宙空間，這表明：在整個(gè)元素周期表中，較低周期元素交換量較小，對(duì)環(huán)境供應(yīng)的物質(zhì)和能量需求量較小，所以在物質(zhì)和能量密度較小的環(huán)境存在的概率較大；較高周期的元素交換量較大，需要環(huán)境供應(yīng)較多的物質(zhì)和能量進(jìn)行交換，所以在物質(zhì)和能量密度較大的環(huán)境存在的概率較大。在整個(gè)元素周期中，元素的交換量由較高周期向較低周期遞減；隨著環(huán)境物質(zhì)和能量密度的不斷遞減，元素的適應(yīng)性能力由較高周期向較低周期元素不斷遞增（圖1）。一周期中的元素交換量最小，所以最易構(gòu)成星際分子；二周期中的元素交換量大于一周期元素，所以構(gòu)成星際分子的概率較一周期元素要小；三周期元素交換量又大于二周期元素，所以構(gòu)成星際分子的概率又較二周期元素要??；四、五、六、七周期元素因自身交換量太大，已不適應(yīng)存在于物質(zhì)和能量密度極小的環(huán)境，所以不構(gòu)成星際分子。

（2）同一周期中的交換量變化方向及對(duì)遞減環(huán)境適應(yīng)性變化方向。由于構(gòu)成星際分子的元素，除H外，二周期的C、N、O和三周期的Si、S均位于本周期中后部。這表明：在同一周期內(nèi)，前部元素交換量較大，較適合存在于物質(zhì)和能量密度較大的環(huán)境；后部元素交換量較小，較適合存在于物質(zhì)和能量密度較小的環(huán)境。除一周期外，在同一周期中，交換量由序數(shù)較低的元素向序數(shù)較高的元素遞減；隨著環(huán)境物質(zhì)和能量密度的不斷遞減，元素的適應(yīng)性能力由周期前部向后部遞增（圖1）。

（3）相鄰元素的交換量較接近，相距較遠(yuǎn)的元素交換量相差較大。如果某一元素最適合存在于某一環(huán)境，與它相鄰的元素由于交換量相近，必定也有較大的概率存在于這種環(huán)境；與它相距越遠(yuǎn)的元素由于交換量相差較大，與之存在于同一環(huán)境的幾率就較小。

相鄰周期元素的交換量較接近，相距較遠(yuǎn)周期的元素交換量相差較大。如果某一周期元素最適合存在于某一環(huán)境，與它相鄰周期的元素由于交換量相近，必定也有較大的概率存在于這種環(huán)境；與它相距越遠(yuǎn)周期的元素由于交換量相差較大，與之存在于同一環(huán)境的概率就較小。

為方便地質(zhì)研究的一條推論。由于太陽(yáng)系各天體并非單一元素構(gòu)成，而是多種元素的混合體，可簡(jiǎn)單地認(rèn)定天體交換量與質(zhì)量、密度的關(guān)系：由于在整個(gè)元素周期表中，原子量較小的較低周期元素的交換量，小于原子量較大的較高周期元素的交換量，可以簡(jiǎn)單地說(shuō)，質(zhì)量較小的天體交換量較?。毁|(zhì)量較大的天體交換量較大；還可以說(shuō)，密度較小的天體交換量較??；密度較大的天體交換量較大。

圖1 元素交換量及對(duì)遞減環(huán)境適應(yīng)性周期變化圖

注:→元素交換量遞減方向及對(duì)遞減環(huán)境適應(yīng)性遞增方向

1.2.2 元素交換量與存在環(huán)境物質(zhì)和能量密度關(guān)系式

根據(jù)星際分子元素構(gòu)成特點(diǎn)與環(huán)境的關(guān)系，可用公式表示為：

上式為交換量與存在環(huán)境物質(zhì)和能量密度關(guān)系式，表示元素交換量與存在環(huán)境物質(zhì)和能量密度成正比。其中Jt為時(shí)刻t元素交換量，ρt為時(shí)刻t存在環(huán)境物質(zhì)密度（Mt）和能量密度（Et）的綜合。

1.2.3 元素對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性變化規(guī)律

生物會(huì)隨著環(huán)境的變化而逐漸發(fā)生適應(yīng)性變化，元素也一樣。元素的運(yùn)動(dòng)變化同其存在環(huán)境有密切的聯(lián)系，特定環(huán)境對(duì)其內(nèi)部元素的運(yùn)動(dòng)方式和存在形式具有決定性；反之某種特定元素對(duì)其生存環(huán)境具有選擇性。假如我們知道某一存在環(huán)境的特點(diǎn)，就可推出存在于其中的不同元素的存在概率和分布特點(diǎn)；假如我們知道某一區(qū)域不同元素的數(shù)量比例和分布特點(diǎn)，就可推出其存在環(huán)境的特點(diǎn)。當(dāng)存在環(huán)境發(fā)生變化達(dá)到一定程度時(shí)，元素會(huì)產(chǎn)生適應(yīng)性的變化，且這個(gè)變化過(guò)程是可逆的。如，當(dāng)環(huán)境的物質(zhì)和能量密度不斷遞減到一定程度時(shí)，元素交換量就會(huì)隨之發(fā)生遞減，由較重元素向較輕元素衰變；當(dāng)環(huán)境的物質(zhì)和能量密度不斷遞增到一定程度時(shí)，元素交換量就會(huì)隨之發(fā)生遞增，由較輕元素向較重元素聚變，以適應(yīng)環(huán)境的變化（圖2）。因此，元素的運(yùn)動(dòng)變化不能單單從原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)去考慮，更應(yīng)從元素與宏觀存在環(huán)境的交換需求矛盾去探討。同理，也可推出天體地質(zhì)運(yùn)動(dòng)與存在環(huán)境的關(guān)系。

2 地球幾個(gè)地質(zhì)運(yùn)動(dòng)與環(huán)境關(guān)系的分析

元素宏觀分布規(guī)律，在地質(zhì)學(xué)上意義就是指出了地質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的方向性及動(dòng)力的來(lái)源。

2.1 地殼元素構(gòu)成特點(diǎn)

與星際分子一樣，地殼元素構(gòu)成也存在相同特點(diǎn)。

2.1.1 地球與環(huán)境的交換搭配類型

可近似認(rèn)為地球以太陽(yáng)為圓心，在相對(duì)固定的圓形軌道勻速繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，地球存在的宏觀環(huán)境的物質(zhì)和能量密度是基本穩(wěn)定不變的，所以地球與環(huán)境的交換搭配類型為單個(gè)宏觀天體與穩(wěn)態(tài)宏觀環(huán)境的搭配。而地殼與這個(gè)環(huán)境直接接觸，可通過(guò)分析地殼中元素的含量來(lái)觀察存在環(huán)境的影響。

2.1.2 地殼元素含量同環(huán)境的聯(lián)系

組成地殼的元素有四個(gè)特點(diǎn)（表3）。

表3 地殼內(nèi)所含各種元素的質(zhì)量百分比（化學(xué).人民教育出版社,1985）

（1）地殼中以二周期后部的O元素含量最多。根據(jù)元素宏觀分布規(guī)律，某種特定元素對(duì)其存在環(huán)境具有選擇性，在某一相對(duì)穩(wěn)定的存在環(huán)境中，必定有一種元素的存在幾率會(huì)最大，最適合存在于這一環(huán)境中。地殼的存在環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，O元素最適合存在于這種環(huán)境，所以存在概率最大，含量就最多。

（2）組成地殼的其他主要元素存在概率可以O(shè)元素為參考。如Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H等，分布于一至四周期，均距二周期的O元素較近。根據(jù)元素宏觀分布規(guī)律，相鄰的Si等元素交換量同O元素接近，在適合O元素存在的環(huán)境，其存在的概率也較大，故含量較多。五至七周期的元素因距O元素較遠(yuǎn)，交換量相差較大，在適合O元素存在的環(huán)境，它們存在的概率就較小，故含量較少。

表4 地殼構(gòu)成元素在周期表中的位置

注：帶“－”劃線標(biāo)記的元素參與構(gòu)成地殼

（3）二周期的O元素占48.6%，三周期的Si、Al、Na、Mg等四種元素合計(jì)占38.77%，四周期的Fe、Ca、K等三種元素合計(jì)占10.67%。這是因?yàn)槿芷谥械脑馗咏芷诘腛元素，所以三周期元素較四周期元素更適應(yīng)地殼存在的環(huán)境，故含量較四周期元素多。

（4）三周期后部的Al（占7.73%）、Si（占26.3%）元素的含量明顯高于前部的Na（占2.74%）、Mg（占2％）元素；四周期中部的F（占4.75％）元素的含量高于前部的K（占3.45％）、Ca（占2.47％）元素。這是由于O元素存在于二周期后部，三、四周期的中、后部元素較本周期前部元素，在適合O元素存在的環(huán)境，存在的概率較大。

2.2 月球元素豐度接近地球的環(huán)境成因

根據(jù)對(duì)阿波羅11號(hào)帶回的月球巖石樣品的元素分析，月球玄武巖的元素豐度更接近于地球的豐度，而不是接近于宇宙的豐度（卞德培，1988）。同時(shí)，月球樣品中氧的同位素組成與地球上氧同位素的組成沒有什么區(qū)別。這是由于同地球與太陽(yáng)的距離相比，地球與月球之間的距離非常的小，可視為存在于同一環(huán)境。從元素宏觀分布規(guī)律來(lái)看，環(huán)境決定存在于其中的元素種類，月球與地球數(shù)十億年里存在于同一環(huán)境中，決定了兩者具有相同的元素構(gòu)成。

2.3 地球等天體對(duì)遞減環(huán)境形成的適應(yīng)性地質(zhì)結(jié)構(gòu)

2.3.1 太陽(yáng)及其行星交換量遞減的地質(zhì)結(jié)構(gòu)

為什么太陽(yáng)及其行星內(nèi)核都是較高密度的物質(zhì)構(gòu)成，而最外層都由較低密度物質(zhì)構(gòu)成？如地球地核物質(zhì)組成以鐵、鎳為主，其密度為10.5~15.5g／cm3；而地球巖石圈的密度僅為2.6~3.0g／cm3（葉叔華，1997）。這是由于，根據(jù)宇宙大爆炸理論，整個(gè)宇宙的物質(zhì)和能量密度都不斷降低。依照元素適應(yīng)性規(guī)律，太陽(yáng)及其行星對(duì)宇宙遞減環(huán)境產(chǎn)生適應(yīng)性變化，其內(nèi)部交換量較大的重元素向外不斷衰變成交換量較小的輕元素，導(dǎo)致從內(nèi)核到外圈密度的遞減，并釋放能量，這就是太陽(yáng)系所有天體地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力之源。

2.3.2 地殼演化與環(huán)境的關(guān)系

同理，當(dāng)?shù)厍騼?nèi)部物質(zhì)從大洋中脊涌出，不斷向外擴(kuò)展運(yùn)移的過(guò)程，應(yīng)是由較重元素向較輕元素遞變的過(guò)程中，且與時(shí)間有關(guān)。從大洋中脊涌出的物質(zhì)，時(shí)間越長(zhǎng)，向較輕元素遞變的程度越大，較輕元素含量越多，物質(zhì)密度相對(duì)越小。事實(shí)確實(shí)如此，巖石圈地殼從地幔殼→大洋殼→大陸殼的形成過(guò)程中，殼體密度不斷由大變小。如洋殼屬硅鎂鐵質(zhì)－硅鐵鎂質(zhì)構(gòu)造層，其密度相對(duì)陸殼較大；雛陸殼巖石地球化學(xué)特征為在硅鎂鐵和硅鐵鎂型殼構(gòu)造層之上增添有少量硅鋁質(zhì)殼構(gòu)造層，密度相對(duì)較??；陸殼型在硅鎂鐵質(zhì)－硅鐵鎂質(zhì)殼體上，發(fā)育有較厚、廣布的硅鋁質(zhì)殼構(gòu)造層，因而密度最?。悋?guó)達(dá)，1996）。

在《太平洋洋殼流運(yùn)動(dòng)對(duì)地形地貌的影響》等論文中（趙大詠，2020，2021，2021），討論了太平洋洋殼流、印度洋洋殼流、大西洋洋殼流運(yùn)動(dòng)對(duì)地形地貌的影響，它們的運(yùn)行路線主要與地球的陸地分布、洋殼流相互影響有關(guān)，但洋殼流的動(dòng)力來(lái)源卻是地球元素對(duì)宇宙遞減環(huán)境適應(yīng)性變化而產(chǎn)生的。各條洋殼流運(yùn)動(dòng)的路線，實(shí)際是地球與宇宙交換物質(zhì)能量時(shí)，產(chǎn)生的“體表毛細(xì)血管”。

3 太陽(yáng)系遞減環(huán)境形成的行星地質(zhì)遞變運(yùn)動(dòng)

太陽(yáng)系其他行星、小行星帶、衛(wèi)星、行星環(huán)等的地質(zhì)地貌，相對(duì)地球來(lái)說(shuō)，真是千奇百怪。然而，只有弄清這些奇怪的地質(zhì)地貌與地球之間的關(guān)聯(lián)，才能真正明白地球地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的根本原因。運(yùn)用元素宏觀分布規(guī)律，從地質(zhì)學(xué)角度，嘗試對(duì)太陽(yáng)系各天體地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的遞變關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，這將極大開啟新認(rèn)識(shí)的大門。在太陽(yáng)系遞減環(huán)境中，行星等天體的交換量有規(guī)律的不斷遞減，其遞減的方式是多樣的。在不同的環(huán)境，不同的遞減方式的概率不同，存在不同的優(yōu)先級(jí)，并形成一種遞變關(guān)系。各行星、小行星帶、衛(wèi)星、行星環(huán)形態(tài)各異的地質(zhì)地貌其實(shí)都是對(duì)環(huán)境適應(yīng)性遞變的結(jié)果。

3.1 行星對(duì)遞減環(huán)境總的適應(yīng)性變化

根據(jù)元素宏觀分布規(guī)律，較重的元素交換量較大，適合存在于物質(zhì)和能量密度較大的環(huán)境，因此距太陽(yáng)較近的行星由較重元素構(gòu)成；較輕元素交換量較小，適合存在于物質(zhì)和能量密度較小的環(huán)境，因此距太陽(yáng)較遠(yuǎn)的行星由較輕元素構(gòu)成。如距太陽(yáng)較近的水星、金星、地球和火星等行星及小行星帶，平均密度較大，其中地球的密度最大，達(dá)到5.52g／cm3；它們中心有鐵核，金屬元素含量高，說(shuō)明它們主要由較重元素構(gòu)成。距太陽(yáng)較遠(yuǎn)的行星，如木星、土星、天王星和海王星等行星，平均密度較小，其中土星只有0.70g／cm3，說(shuō)明它們主要由較輕元素構(gòu)成。隨著與太陽(yáng)距離增大，環(huán)境物質(zhì)和能量密度的不斷減小，從水星到海王星，其物質(zhì)密度基本呈不斷減小的趨勢(shì)（表5），這表明構(gòu)成行星的元素通過(guò)由較高周期元素向較低周期元素遞變的方式來(lái)減小交換量，以適應(yīng)遞減環(huán)境的變化。事實(shí)上，行星為適應(yīng)遞減環(huán)境的變化，有著豐富多彩的適應(yīng)性方式。為更細(xì)致的分析，可把太陽(yáng)系細(xì)分為三個(gè)不同的遞變區(qū)間。

表5 八大行星的有關(guān)數(shù)據(jù)比較表（地理，人民教育出版社，1984）

3.2 第一遞變區(qū)間

3.2.1 行星級(jí)一至四遞減方式

第一遞變區(qū)間是從水星到小行星帶之間的太陽(yáng)系空間。從水星到小行星帶，它們有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是由較重元素構(gòu)成，表面地貌為固態(tài)。該區(qū)間是適合二周期以上較重元素存在的區(qū)域，行星交換量的遞減方式都是在以較重元素形式存在的前提下進(jìn)行。在第一遞變區(qū)間，主要有四種不同優(yōu)先級(jí)的遞減方式。

第一遞減方式：從水星、金星、地球、火星，到小行星帶，其物質(zhì)密度大致呈不斷減小，以適應(yīng)遞減環(huán)境的變化。如水星的密度為5.46g／cm3；火星則為3.96g／cm3（表5）。

第二遞減方式：從地球到小行星帶，其個(gè)體的總質(zhì)量不斷減少，通過(guò)減少總的交換量來(lái)適應(yīng)遞減環(huán)境。如地球相對(duì)質(zhì)量為1（表5）；而盡管小行星數(shù)量眾多，但是太陽(yáng)系所有小行星的質(zhì)量之和比月球質(zhì)量還?。ɡ畲簛?lái)等，2005）。

第三遞減方式：由大質(zhì)量的凝固態(tài)行星狀態(tài)遞減為分散的小行星帶狀態(tài)。小行星帶以分散存在的形式，進(jìn)一步降低個(gè)體交換量，減小對(duì)環(huán)境交換量的需求，但仍以較重元素的形式存在于該空間。

第四遞減方式：小行星帶跨度較大，主要在距離太陽(yáng)約2.17～3.64天文單位的空間區(qū)域內(nèi)。因此，小行星帶又根據(jù)與太陽(yáng)距離的變化，發(fā)生交換量的遞變。距太陽(yáng)較近的空間，由較重元素構(gòu)成小行星；而距太陽(yáng)較遠(yuǎn)的空間，由較輕元素構(gòu)成。隨著與太陽(yáng)距離的擴(kuò)大，構(gòu)成元素由三周期元素向二周期元素遞減。如，小行星帶包含兩種主要類型的小行星?？拷鼉?nèi)側(cè)的部分，距離太陽(yáng)2.5天文單位，以含硅的S-型小行星較為常見，光譜顯示其表面含有硅酸鹽與一些金屬，但碳質(zhì)化合物的成分不明顯。行星帶的外緣，靠近木星軌道的，以富含碳值的C-型小行星為主（李春來(lái)等，2005）。

3.2.2 小行星帶的成因

小行星帶是太陽(yáng)系內(nèi)介于火星和木星軌道之間的小行星密集區(qū)域。由于某種原因，這個(gè)空檔地帶未能積聚形成一顆大行星，98.5%的小行星都在此處被發(fā)現(xiàn)。小行星帶距離太陽(yáng)約2.17～3.64天文單位的空間區(qū)域內(nèi)，聚集了大約50萬(wàn)顆以上的小行星。小行星帶內(nèi)最大的三顆小行星分別是智神星、婚神星和灶神星，平均直徑都超過(guò)400km；在主帶中僅有一顆矮行星——谷神星，直徑約為950km；其余的小行星都較小，有些甚至只有塵埃大小。關(guān)于形成的原因，主流觀點(diǎn)認(rèn)為：木星的重力影響，阻礙了這些星子形成行星，造成許多星子相互碰撞，并形成許多殘骸和碎片（李春來(lái)等，2005）。從元素宏觀分布規(guī)律來(lái)看，小行星帶所在的區(qū)域有這么幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）較重元素仍可以固態(tài)存在。

（2）由于距太陽(yáng)較遠(yuǎn)，環(huán)境物質(zhì)和能量密度很低，已經(jīng)不適合較重元素構(gòu)成較大質(zhì)量的行星。

（3）如同生命要有強(qiáng)大適應(yīng)力才能在沙漠生存一樣，較重元素必須運(yùn)用前述四種遞減方式才能在這一區(qū)域存在，只能以分散的、小質(zhì)量的、低交換量行星帶狀態(tài)存在于此環(huán)境。

因此，該區(qū)域不能形成一顆較重元素構(gòu)成的大質(zhì)量行星，是由環(huán)境決定的，而非木星引力影響的結(jié)果。

3.2.3 第一遞變區(qū)間行星質(zhì)量過(guò)小的問(wèn)題

按元素宏觀分布規(guī)律，在物質(zhì)和能量密度較大的環(huán)境，適合交換量較大的天體存在，但第一遞變區(qū)間行星相對(duì)質(zhì)量都過(guò)小，如最接近太陽(yáng)的水星相對(duì)質(zhì)量只有0.05；而排在第五的木星反而達(dá)317.94？這似乎嚴(yán)重違反元素宏觀分布規(guī)律。這是因?yàn)椋诮咏?yáng)的區(qū)域生存，首先要考慮突破太陽(yáng)斥力的問(wèn)題。行星對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性變化，并非只有交換量的變化，受限篇幅，這將在后續(xù)論文中引入“推重比”等概念進(jìn)行分析。

3.3 第二遞變區(qū)間與行星級(jí)五至六遞減方式

第二遞變區(qū)間為從木星到海王星之間的區(qū)域。從木星到海王星有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是主要由氫、氦等較輕元素構(gòu)成，表面地貌為液態(tài)或氣態(tài)。

（1）第五遞減方式

進(jìn)入第二遞變區(qū)間，行星元素構(gòu)成由較高周期元素為主遞減為以一周期元素為主，以適應(yīng)遞減空間的變化。

（2）第六遞減方式

從木星到海王星的物質(zhì)密度彼此較為接近，均由低周期元素構(gòu)成，表面都是由最輕的元素氫、氦構(gòu)成，它們通過(guò)怎樣的方式來(lái)減少交換量呢？從木星到海王星的質(zhì)量基本呈下降的趨勢(shì)。如距太陽(yáng)較近的木星相對(duì)質(zhì)量達(dá)到317.94；距太陽(yáng)最遠(yuǎn)的海王星相對(duì)質(zhì)量只有17.22（表5）。這是由于同一元素，質(zhì)量較大的，總交換量較大；質(zhì)量較少的，總交換量較小。行星在構(gòu)成元素種類不變的情況下，可通過(guò)減少總質(zhì)量，以適應(yīng)遞減環(huán)境的變化。

上面分析了八大行星及小行星帶在太陽(yáng)系遞減環(huán)境中的六種遞減方式，這些方式在遞增環(huán)境都是可逆的。在今后的研究中，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)行星更多的適應(yīng)性變化。

3.4 衛(wèi)星級(jí)遞減方式

在太陽(yáng)系中，除了行星級(jí)別的遞變方式，還有低層次的衛(wèi)星級(jí)別的遞變方式。由于都遵循元素宏觀分布規(guī)律，因此存在太多相似性，這將在今后的論文中再作詳細(xì)討論。限于篇幅。下面簡(jiǎn)單以木星為例說(shuō)幾點(diǎn)：

3.4.1 木星的世界

木星是顆巨行星，質(zhì)量是太陽(yáng)的千分之一，但卻是太陽(yáng)系其他行星質(zhì)量總和的2.5倍。木星的主要成分是氫、氦。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)79顆衛(wèi)星。木衛(wèi)三是其中最大的一顆，其直徑大于行星中的水星。木星光環(huán)的地貌很獨(dú)特，其形狀像個(gè)薄圓盤，現(xiàn)已知道木星環(huán)系主要由亮環(huán)、暗環(huán)和暈三部分組成。亮環(huán)在暗環(huán)的外邊；暈為一層極薄的塵云，將亮環(huán)和暗環(huán)整個(gè)包圍起來(lái)，厚度不超過(guò)30km；亮環(huán)離木星中心約13×104km，寬600km。暗環(huán)在亮環(huán)的內(nèi)側(cè)，寬可達(dá)5×104km，其內(nèi)邊緣幾乎同木星大氣層相接。環(huán)粒主要為塵埃（Esposito,et al.2002）、（Throop, H. B.，et al..2004）。

表6 太陽(yáng)系行星地質(zhì)運(yùn)動(dòng)遞減方式

3.4.2 木星系與太陽(yáng)系的簡(jiǎn)單對(duì)比

太陽(yáng)給行星及小行星帶提供物質(zhì)和能量，而木星為衛(wèi)星及環(huán)提供物質(zhì)和能量。木星系中的衛(wèi)星與環(huán)在遞減環(huán)境中存在類似的適應(yīng)性方式。

（1）平均密度的對(duì)比。由于木星提供的物質(zhì)和能量遠(yuǎn)不比上太陽(yáng)，所以木星的衛(wèi)星的密度要小于太陽(yáng)的行星；木星環(huán)的密度要遠(yuǎn)小于太陽(yáng)的小行星帶。

（2）密度遞變方面。四個(gè)伽利略衛(wèi)星的密度隨著同木星的距離的增大而減小﹐這與太陽(yáng)系中各個(gè)行星的密度隨著同太陽(yáng)的距離而變化的情況十分相似。

（3）小行星帶與木星環(huán)的對(duì)比。小行星帶為適應(yīng)物質(zhì)和能量較小的環(huán)境，形成了分散稀薄的存在形式。而行星環(huán)以相同原因以更加分散稀薄的物質(zhì)塵埃形式存在。

3.5 第三遞變區(qū)間與第七遞減方式

第三遞變區(qū)間為海王星之外的宇宙區(qū)域。當(dāng)進(jìn)入第三遞變區(qū)間后，凝聚態(tài)的天體已逐漸不適合存在。

第七遞減方式：星際分子在構(gòu)成元素已是較低周期元素的情況下，通過(guò)擴(kuò)大分子之間的距離，形成非常稀薄的氣體狀態(tài)，使其在單位體積內(nèi)的總交換量進(jìn)一步減小，元素由凝聚態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，以適應(yīng)第三遞變區(qū)間這種物質(zhì)和能量密度更小的宇宙空間。

通過(guò)對(duì)行星、小行星帶及星際分子等對(duì)遞減環(huán)境適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)的分析可看出，在不同的遞變區(qū)間，各天體交換量遞變有一種為主導(dǎo)的遞變方式，即存在不同的優(yōu)先級(jí)。

4 結(jié)論

（1）提出了元素宏觀分布規(guī)律的三條內(nèi)容：元素交換量周期遞變及對(duì)遞減環(huán)境適應(yīng)性變化方向規(guī)律；元素交換量與存在環(huán)境物質(zhì)和能量密度關(guān)系式；元素對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性變化規(guī)律。指出不同元素在相同宏觀環(huán)境中存在概率是不同的，環(huán)境的變化會(huì)使元素產(chǎn)生適應(yīng)性變化。

（2）只有弄清太陽(yáng)系其他天體的地質(zhì)地貌與地球之間的關(guān)聯(lián)，才能真正明白地球地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的根本原因。元素宏觀分布規(guī)律認(rèn)為，在物質(zhì)和能量不斷遞減的太陽(yáng)系環(huán)境中，各行星不僅個(gè)體形成遞變地質(zhì)結(jié)構(gòu)，如：地殼元素構(gòu)成與環(huán)境的關(guān)系、月球與地球元素豐度相同的環(huán)境關(guān)聯(lián)、行星的遞減性圈層地質(zhì)結(jié)構(gòu)等；而且群體之間的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)形成遞變關(guān)系，如：行星交換量的7種不同優(yōu)先級(jí)的遞減方式。

（3）傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，力是物體相互作用的結(jié)果。元素宏觀分布規(guī)律揭示了環(huán)境的變化會(huì)使元素產(chǎn)生適應(yīng)性動(dòng)力，各行星、小行星帶、行星環(huán)形態(tài)各異的地質(zhì)地貌其實(shí)都是對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的結(jié)果。這使我們對(duì)力的產(chǎn)生有了新的認(rèn)識(shí)，元素宏觀分布規(guī)律，在地質(zhì)學(xué)上的意義就是指出了地質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的方向性及動(dòng)力的來(lái)源。

（4）元素宏觀分布規(guī)律將引申出許多新觀點(diǎn)。如：生物與外界進(jìn)行物質(zhì)能量交換時(shí)，產(chǎn)生了吸收與排泄器官。那么，行星與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)能量交換時(shí)，會(huì)不會(huì)相應(yīng)的產(chǎn)生進(jìn)口與出口？進(jìn)口吸收物質(zhì)和能量時(shí)會(huì)不會(huì)產(chǎn)生交換力？出口釋放物質(zhì)和能量會(huì)不會(huì)產(chǎn)生釋放力?等等。由此產(chǎn)生一系列新的理論，運(yùn)用新的理論對(duì)地形地貌的成因可作更好的解釋，這將對(duì)地質(zhì)學(xué)產(chǎn)生深刻影響。

卞德培．1988，神秘的宇宙[M]．福州：福建教育出版社．

化學(xué)[M]．北京：人民教育出版社，1985．

葉叔華．1997．運(yùn)動(dòng)的地球[M]．長(zhǎng)沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社．

陳國(guó)達(dá)．1996．地洼說(shuō)學(xué)[M]．長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社．

趙大詠，劉石年，吳奇良．2007．地震研究新方法——洋殼流理論簡(jiǎn)介[J]．華南地震27(2)：62-68．

趙大詠，劉石年．2020．太平洋洋殼流運(yùn)動(dòng)對(duì)地形地貌的影響[J]．四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，40(142)：189-195．

趙大詠，劉石年．2021．印度洋、大西洋洋殼流運(yùn)動(dòng)對(duì)地形地貌的影響[J]．四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，41(145)：11-17．

趙大詠，劉石年．2021．巖石圈南北逆時(shí)針大回旋與青藏高原成因[J]．四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，41(146)：188-196．

地理[M]．上冊(cè)．1984，北京：人民教育出版社．

李春來(lái)，歐陽(yáng)自遠(yuǎn)．2005，空間化學(xué)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社．

Esposito, Larry W.2002, Planetary rings. Reports On Progress In Physics[J]. 65: 1741-1783.

Throop, H. B.; Carolyn C. Porco; West, R. A.; et al.. 2004, The Jovian Rings: New Results Derived from Cassini, Galileo, Voyager, and Earth-based Observations. Icarus[J]. 172: 59-77.

The Relationship Between the Geologic Grading Movement of the Solar System and The Existing Environment

ZHAO Da-yong1LIU Shi-nian2

(1-Yueyang Civil Affairs Bureau, Yueyang 414000; 2- School of Earth Science, Central South University, Changsha 410083)

The existence form of interstellar molecular rare gas is regarded as a special geological structure. Based on the relationship between its element composition characteristics and the macro environment, this paper puts forward three contents of the macro distribution law of the elements: the periodic change of the element exchange amount and the change direction of the adaptability to the decreasing environment, element exchange capacity and the existence of environmental matter and energy density relationship, and the adaptability of elements to the environment. It is pointed out that the probability of the existence of different elements in the same macroscopic environment is different. According to the macroscopic distribution law of elements, it is considered that in the solar system environment with decreasing material and energy, the planets will not only form progressive geological structures, such as the formation of crustal elements, the structure of the earth's sphere and the evolution of the crust. But also, there is also a progressive relationship between the geological movements of the groups, such as the seven different priority decline modes of the planetary exchange volume, and the direction of the change of the planetary geological movements is related to the progressive direction of the environment. All the geological movements of the solar system are the result of adaptations to the environment. Planets have different ways of prioritizing in different gradations. The macroscopic distribution law of elements points out the direction of the change of geological movement and the source of power, which makes us have a new understanding of the generation of force.

number of elements; exchange capacity; decline environment; element adaptability direction; declining geological structure; geological grading relationship

P68

A

1006-0995（2022）04-0556-08

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.04.003

2021-09-24

趙大詠（1972— ），男，湖南岳陽(yáng)人，研究方向：洋殼流力學(xué)和太陽(yáng)系交換地質(zhì)力學(xué)