首先声明，本人不反对地球化学，毕竟地球化学和地球物理一样，是一种勘探、分析研究方法。当我们能直接观察或测量到客体时，地球化学则该让位于观察。但现在不完全是这样，似乎一切以地球化学至上，一切地质学科让地球化学成座上宾。甚至忽略观察，用地球化学去套各种地质理论，都能套上。这时地球化学和河豚一样，味道鲜美，但可能有一定毒性。

      以富有机质页岩的沉积环境（古水深）研究为例，现在为了证明海相页岩发育于深水陆棚环境，地球化学能“证明”深水陆棚在60-200 m范围内，于是我追了一下源头，看是哪位大咖证实的；另一个是上升洋流，也有一些地球化学资料。先聊古水深。

关键词：黑色页岩、深水陆棚、上升流、初级生产力

一、黑色页岩沉积环境的推荐：古水深

      第一种方法

      目前用于研究古水深的地球化学方法并不多，多数是从元素横向迁移角度进行分析，不能直接预测古水深。如有学者用Fe/Mn值来确定水深，数值越小越深[1] (李浩，2017; 张永生,2003[2]; 王春连,2012[3])，从滨湖、浅湖、半深湖至深湖，越向深湖数值越小，这一规律是正确的。这些认识的主要文献来源于刘平略等（1986）[4]和邓宏文 (1993) [5]，前者只是提到了浅湖和半深湖锰/铁比例偏高，未提到深湖； 而后者认为，Mn在半咸水-咸水的间歇性闭塞-半封闭湖相泥质岩中含量最高，故Fe/Mn可以作为离岸距离（或水深）的标志，Fe/Mn数值最小时是封闭、半封闭的湖湾环境而不是深湖。李浩(2017) [1]本来是用Fe/Mn数值最小来说明松南断陷伏龙泉区块沙二下段处于深湖环境，实际却间接地证明了该段发育于封闭的浅水湖湾环境，符合本人所提出的封闭滞水环境富有机质的思路。吴陈君等（2022）[6]通过地化指标分析了黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩Ni/Co 和V/Cr 值分布，得出大部分页岩样品沉积于富氧和贫氧的沉积环境（浅水环境），而不是厌氧环境（深水还原环境）。

      第二种方法

      是用海洋环境下的铈负异常来判断水深[7][8] (Wilde等，1996；German和Elderfield，1990[8])，何龙(2019) [9]研究了重庆南川地区五峰组—龙马溪组的Ce异常，得出五峰组Ce异常为0.86~0.95,变化较大,观音桥段为0.83~0.85,为明显的负异常,龙马溪组在0.91~0.96之间,表现为Ce的明显或弱的负异常｡负异常越大表示水体越深，如日本浅海燧石稀土元素Ce环境约为20球粒陨石，深海燧石Ce仅为0.02(田景春，2016) [10]。据此，负异常较大的观音桥段按理水体最深，但实际多项证据说明它是水体最浅的，甚至暴露至地表。

      第三种方法

      是以Mo为主的微量元素方法。Nicholls (1967) [11]分析了南极洋底现代沉积物、赤道大西洋的罗曼切深海底部隆起现代沉积物在水深为641 m, 1135 m, 3386 m处的微量元素，最后得出如果Mo>5 ppm、Co>40 ppm、Cu>90 ppm、Ba>1000 ppm、Ce>100 ppm、Ni>15050 ppm、Pb> 4050ppm，则水深可能大于250 m。此结论是定性的，正文并未给出250 m的来源或计算方法，且Ce越大越深和前述海洋稀土元素Ce亏损是矛盾的。Nicholls引用了前人三种页岩，煤系页岩、泥页岩和志留纪笔石页岩的微量元素测量结果，得出Ba, Co, Cu, Mo和Pb具有一定程度的深度定性指示，其余指标不明显。该作者最后在结论中，比较客观地指出，“根据水深与测量误差得出任何微量元素地球化学深度指示器都不太可能检测到深度远小于1000 m的变化。认为这个下限值证据需要单独的测量结果的支持，才能作为任何确定结论的基础；地球化学证据永远不应被视为足以反驳其他来源的相反证据，总的微量元素总量可能是定性的”。按其标准，五峰组-龙马溪组的微量元素测量结果(拜文华,2019)中，按参数Mo，8个测量值有6个指示水深应大于250 m，而按Co、Cu、Ni的指标则全小于250 m，这显然和目前的深水陆棚认识(<200 m)不一致，且精度不够，没法区分深水陆棚(60-200 m)、浅水陆棚(30-60 m)或是更浅的潟湖。因此，利用地球化学元素来直接确定古水深只能作为一种参照，而不能作为反驳其它来源的相反证据(Nicholls，1967)。张茜 (2017) [13], 熊小辉 (2011) [14]，Benedict (1978) [15]等对水深的分析最原始的文献引用均来自Nicholls (1967) [11]的成果。

       因此，目前用于证明海相富有机质页岩的地球化学证据，均不能直接证明其发育环境为60-200m的深水陆棚环境，只能说明离岸远近，或相对深度。

       比喻一下，Nicholls是路上第一个抬头看天的人，结果后面跟了一大堆人学他的模样看天，看到底老天出了什么故障。Nicholls抬头止住了流鼻血后，回头看到了这一堆人群，懵比地走了。

二、上升流为黑色页岩的发育提供营养盐可促进初级生产力？

       另一个页岩油气富集的主控因素的主流观点是，认为海底喷流(热液)，可随上升流带来磷、氮等营养物质(李胜荣和高振敏，1995；江永宏,　李胜荣，2005)。磷有两个来源，一个是从海底的火山喷出热液中有磷、二是海洋下层本身富含磷。判断热液所使用的证据主要是采用地球化学方法：La/Yb-Ce/La、La/Yb-REE图解、硅的稳定同位素δ³⁰Si值。好象前人在使用这些地球化学参数时，并未查阅生态学、环境学关于现在海洋、海底表层沉积物的营养物质特征（估计未查，不敢确定）。事实上，热液沉积只占0.4，而深层海水占89900(周强，2021，磷的生物地球化学循环研究进展)，陆地生物占470，人类活动占12-44，海洋生物占100，表层海水占3100（磷的生物地球化学循环研究进展_周强），因此，地球化学能将热液分辩出来，在89900中，挑出0.4，有多大可靠性？只要稍加查阅现代磷的分布，则能显示出这个地球化学指标可能是错误的。

      大量证据显示，渤海沉积物中磷的来源主要以陆源为主；沿岸海域水体的磷浓度远高于中央海区(江辉煌和刘素美，2013)。Moore(2009)得出秘鲁海岸上升流区域海洋表层营养元素磷酸盐含量约为0.25-0.3μmol/kg，相对于其它海域的0.05-0.15μmol/kg的确要高得多；但和近岸比，则小得多，浙江近岸海域悬浮颗粒物中，近岸磷达到10-70μmol/kg(胡序朋等,2021) ，是秘鲁海岸上升流的200倍，显然这与陆上生物作用有关，上升流所带来的营养元素几乎为痕量元素，哪能影响到海岸带的浮游生物而产生高生产力。

      上升流的原始定义是什么？是风生流，即风不停地将海水向海洋的某一方向吹，导致这一地区缺水，深部水来填充它，导致高磷的深部水来到海面，大大促进生产力，这是过家家式地解释。为什么是深海的水来填充，而不是邻居家的（侧向的）水来填充？风生流影响的海流的速度和深度，要远小于洋流和潮流，但怎么没人说它会促进生产力？暴风可以影响的水深达200m，但每天的潮汐作用，可以让深达5000m的海底产生0.1-0.2 m/s的流动，远大于“上升流"的0.012mm/s(韩舞鹰,1988)；裴绍峰(2008)计算得到0.03mm/s。当暴风起时，水被吹走的5-10秒钟内，周边的水不围上来填充，而要深部的水用0.012mm/s的速度上来，黄花菜都凉了，水面的这种盈亏频率就是波浪作用。似乎没人做过真正的上升流的模拟，才敢如此凡尔赛的推断。有人计算过上升流（巢纪平，2021），得到的结果是，结果是，上升流的最大速度在海底陆坡处‚为0.01cm/s。仅相当于局部一朵浪花，周围其它地区，则以10^-5cm/s的级别。

图1 上升流垂直流速cm/s

      引发水体动荡主要有三个原因，一是风生流或沿岸流，它和波浪类似，属高频扰动(作用时间短，范围有限)，影响深度有限，可参考风暴浪基面，顶天了200米深，周期为10分钟-6小时，一般强风暴可以坚持5-6小时；二是潮汐，其周期略长，为一天，幅度小，但影响整个海洋；三是洋流，周期是季节尺度，强度大，影响深度为300-600米。

      下面是一组数字，关于海洋的流动。栾锡武(2009)分析了南海北部陆架陆丰滩附近(116.29°E, 21.5°N，水深190 m)的海底洋流测量结果，得出9 MKII站洋流(底流)平均流速为15 cm/s，最大流速为48 cm/s，足以搬动中、细砂、粗砂。南海潮波引发159 m深处水体最大流速75 cm/s(王文介,2000)。这种底流使陆架会产生大量大型沙丘（沙波）。洋流、潮流产生的20-100cm/s的底流，在水深30-1000 m处，形成波长10-1000m，波高1-40 m的沙波(沙丘)(庄振业,2004)，一些学者称之为深水牵引流沉积(高振中，2002)。潮汐作用深度远大于河流、洋流，其规模会影响到整个海洋，在Porcupine 深海平原深海底边界层（Bottom Boundary Layer，BBL）内水深超过4800 m内的悬浮物浓度具有明显的大小潮周期(Turnewitsch,2017)，深海海底(洋壳)流速达到±0.15 m/s。

      因此，要是真将上升流归结为风吹的，第一种频率很高的，对风吹流的伤害性不大，侮辱性极强。潮汐、洋流的影响远远大于波浪，风吹流，掩压了。

        静下心来，实际上，这个“上升流"归根结底，可能还是很低调的，一个季节性边海面气温、气压变化的结果，和溶解氧类似，受表面温度控制，是水体的一种自然对象，温度的自然对流，而非强迫对流类似。且磷的季节性变化只发生在200m以下(张金尚,2023), 如下图所示，和巢纪平（2021）的计算结果类似。此剖面为从珠江口向南东深海方向长约420km，厚度500m。无论什么季节，海面至100米水深范围内，磷含量均低于0.3μmol/L, 和Moore(2009)关于秘鲁上升流区域是一致的。即各个季节自然对流并未将深部磷翻上来，而最靠近大陆的水深0-50米内的磷则是它的200倍，近岸磷达到10-70μmol/kg(胡序朋等,2021)，显然和深层海的磷没有半点亲戚关系。 

图2 南海北部珠江口外400公里范围不同季节磷含量剖面图

      若不谈热液，仅凭深层海水占89900，一个绝对优势的磷，万一海洋一不小心翻转了一丁点儿磷到海面，表层水磷浓度一高，则生产力大大提高，理论上这是有可能的。一下我蒙蔽了，难道主流观点是对的？

      于是，新一轮骚操作来了，先刨去近岸陆源高磷因素，只考虑深海提供的磷。按此逻辑，只要磷高，提供了营养，生产力就高；如下图所示, 为相同地区的各季节生产力。巧的是，初级生产力依然我行我素，仍是紧靠大陆高，远洋低。这显然和海洋深层磷的高浓度没有一毛钱关系。按理，夏季南海初级生产力高，天热嘛，但实际上，如下图b，温暖的夏季、秋季南海北部的初级生产力比冬季和春季还低。按磷的促销策略，吹牛说能促进生产，如喝了红牛，冬季似乎对得上，图2a磷高和图3d生产力高，但夏季深层水体磷图2c和冬季图2a一样，均较高，但夏季的生产力图3b却低，反了；而春季生产力高图3a，但春季在深层磷却出现极低值图2b,又反了。显然磷和初级生产力的关系是复杂的。

图3 南海北部不同季节初级生产力

      退十万步讲，上图春、冬生产力比夏、秋高，开阔海背景值春冬约为200mg/m2/d；夏秋约为400mg/m2/d，将这个差值的功劳完全归到上升流磷含量提高所致，可导致夏秋生产力提高了，这个变化量只占最高生产力的13%，无足轻重。 

      很显然，主流观点似乎把图2中200-400米水深范围内，由春季的低磷到夏季的高磷这一深层的变化看作是一次上升流。这是三个月内完成的“上升”，据此计算可得垂向流速200米/3个月/30天/24小时/3600秒=0.02mm/s，刚刚好，和前人理论计算与实际观测的结果一样一样的。这显然不是一次仅几个小时或几天暴风雨所引起，妥妥的是磷等营养盐受水体温度、气压影响，不同溶解度，产生的垂向对流所致。如后表1所示，磷酸盐是喜欢泡桑拿，越热的水体，其溶解度越高；而溶解氧则不同，越热、压力越低则溶解度低。因而夏天海洋水体磷酸盐的溶解度相对较高；但温度高密度会降低，如表2所示。当夏秋气温升高后，海面温度高时，溶解磷高，且密度变轻，磷会向上跑；而冬天冷时，磷溶解度低，且密度也低，于是下沉，冬天表层的磷应会低。但南海北部接近于赤道，什么季节它都不会太冷。如果非要用上升流来定义这种季节性的物质垂向输运，那就应存在下降流了。春季天冷，使磷随下降流下降，但春季的初级生产力并没有因为磷跑路了变低(图3a)，因为这个社会有的就是人，不要以为离了你世界就不转了。

       因此，上升流将深海的高磷海水，或海底热液喷流带上浅海，能提高浅海的初级生产力是一个完全的误导。早期被奉为经典的，发表于nature的文章，Cook（1984）只是引用了一下最，最，最早提出上升流的空想家Kazakov（1937）的文献，但并不完全赞同他的观点。他论述了磷块岩的成矿环境，经典认为是海底高磷水翻上来了，进了封闭的浅层水体；但很多情况下解释不通。因为许多矿床可以相当清楚地表明是在非常浅的海洋条件下形成(或积聚)的。涉及几个方面：(1)富含营养的水如何流入极浅的海洋区域？(2)为嘛形成黑色页岩;(3)为嘛形成缺氧富有机质的海底沉积物. 最后提出了是大陆漂移引发海洋翻转（瓶子倒了一下，瓶底的浓稠液体流出），天马行空。

表1 磷酸三钠的溶解度和温度表

表2 三个不同含磷酸盐样品的实测密度

      总而言之，如题目所示。

参考文献

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      错误在所难免，粗矿，端午节补充了上升流，请指评指正，毛小平，中国地质大学（北京）能源学院，于北京郊区，电话及微信：13911360200，邮箱： maoxp9@163.com