有相关性一定就有因果联系？在科学研究中，往往拟合一个相关度或拟合优度R2，探讨其成因联系。例如
在考古研究中（例子有些夸张，以说明本文想表达的）
(1) 一个外星球学者来到地球发现，人类的古老建筑一般在偏僻的山区，现代建筑在平原地区，于是通过大数据拟合、大模型分析，提出了假说，认为古人类生活在山区、现代人类生活在平原地区；
(2) 后来他去了珠峰考察，在路上发现有不少人类的生活垃圾，及遇难遗骸，而内地平原地区则没有，得出古人类生活在高海拔地区。这进一步验证了这一假说。由于现代气候这些地区不适合人类居住，由此还可推断出古气候，认为古气候比现在暖和，得出又一个结论是，地球在降温。
(3) 再用地球化学分析，发现路上有很多有机质，碳同位素正偏。坐实了地球在降温。
这一系列推理，看似没毛病，其实是很荒唐的。
在地质学中，正在发生的、且大行其道，将这种数学上的相关性，直接升级为具有成因联系的例子很多。
(1) 在黑色页岩中，有机碳含量TOC往往和其中的火山灰薄夹层的密集度呈正相关关系，于是学者们提出火山活动促进了生产力（Frogner et al.，2001；Lin et al.，2011；赵文智等，2019；刘全有等，2022；谢浩然等，2023）。火山灰物质促进了笔石与藻类等富硅富钙生物勃发（王红岩等，2022）。火山活动可以导致水体缺氧(Walker-Trivett et al.,2024)，促进了生产力和有机质的保存, TOC高。
(2) 多数超大型沉积型矿产，如锰矿、磷矿、重晶石矿等与富有机质页岩伴生（范德廉等，1998；秦艳等，2009; 李治兴等，2022）。这个现象被认为是有机质易吸附这些矿物质，如有机质能吸附铀；粘土矿物可以固碳并让地球变冷(Murray, J. & Jagoutz, 2023)。
(3) 大多数页岩，都能发现重力流、火山灰等沉积。鄂尔多斯南缘平凉组、背锅山组页岩可见重力流、凝灰岩沉积（王振涛等，2015）；上扬子地区五峰-龙马溪组页岩内可见重力流（王红岩等，2023）、斑脱岩（谢浩然等，2023）。四川盆地三叠系飞仙关组、须家河组页岩段均可见重力流、凝灰岩等。于是提出，重力流是一个重大地质事件，并促进了页岩的发育。
这些表面现象的本质是什么？页岩记录了大量古环境、古地理信息，与伴生的各种成矿元素、地质现象之间可能存在密切的成因联系和空间关系。而黑色页岩除了具有上述特征，还会富集有机质。本文以黑色页岩为切入点，正确地分析其沉积环境和有机质的富集规律，将有助于寻找大矿、富矿，并能对一些“重大地质事件”进行更为合理的解读。
通过分析现代沉积环境的固碳规律，结合古地理环境的研究，探讨了五峰组-龙马溪组黑色页岩的沉积环境及其伴生元素的相关性，提出了地学幸存者效应。提出，较封闭的水体环境是有机质及伴生矿物质、沉积现象（重力流）的保存场所，富集后元素或地质现象成为地质历史的幸存者保存至今（如图1）。而较开阔的水体环境因稀释和分解等原因不能有效富集。封闭环境不仅指形状封闭，而且要求面积小。湖泊、泻湖水体在形状上的确是封闭的，但若面积太大了，也不灵。例如，兴凯湖表层沉积物TOC只有0.5%，但其北部的小兴凯湖面积小，TOC达到10%；抚仙湖大，表层沉积物TOC只有2%，而在它西南距离不足2公里的星云湖面积小，TOC达到20%。大的湖泊在湖湾局限环境可富有机质，如松南地区营城子组等页岩在盆地边缘的犄角嘎喃中，在盆地中心则是竹拦子打水。由此得出，四川盆地五峰-龙马溪组页岩发育于冷湿气候和海退背景下的较封闭的潟湖环境；气候和水体封闭性是影响页岩沉积时期有机质富集的两个主控因素；富有机质的页岩与其伴生元素之间不存在因果关系，符合地学幸存者效应。
图1 封闭环境与开阔环境在有机质富集上的差异
本研究将为我们提供一个新的视角，帮助理解页岩有机质的富集环境。下面举一个经典案例：
在四川盆地，晚奥陶世赫南特阶五峰-龙马溪组黑色页岩内发现有大量斑脱岩（火山灰）条带，薄层状，条带的密度与有机质含量TOC呈正相关，而其底部凯迪阶的宝塔组为灰岩，里面却没有这些现象。于是有学者就说，火山活动促进了初级生产力，相对于凯迪阶而言，生产力高，气候温暖，大规模快速海进，藻类勃发。实际上是，凯迪阶发育灰岩时，四川盆地为开阔水体环境，即使有更强的火山活动也无法保存。此时若在其它地区，有较封闭的环境发育页岩时，即使无有机质，也照样存在重力流，火山灰。如鄂尔多斯背锅山组内的泥岩与砂岩互层时，气候温暖，泥页岩内就含有重力流和火山灰，一样不落，只是页岩贫有机质。
这个例子告诉我们，凯迪阶在四川盆地没看到火山灰，不等于此时地球没有火山活动；而在鄂尔多斯观察到了火山活动并不意味着这时的火山活动最强；同时，四川盆地赫南特阶五峰组页岩中看到了斑脱岩，不等于此时火山活动更为强烈。这就是地质幸存都效应-没有地质记录不等于事件没有发生。
论文已上知网doi: 10.3975/cagsb.2024.111511，点击下面链接可下载：
https://link.cnki.net/urlid/11.3474.p.20241115.1126.004
如图2为地学幸存者效应模式图，表达了在开阔海洋，特别是远洋环境，TOC较低，而离陆越近，越封闭环境，TOC越高。其它成矿物质的异常富集也类似。远洋TOC极低，最新的远洋考察成果是王海峰等刚发表于地质学报的文章《马里亚纳海沟挑战者深渊南坡JL7KBC03短柱样硅质软泥沉积的物源、沉积环境和碳储库效应》，用我国自主研发的“海斗深渊”提取了7223米水深的表层沉积物，其TOC只有0.5%。
图2 地学幸存者效应模式图
部分参考文献
[1]赵文智,王晓梅,胡素云,等.中国元古宇烃源岩成烃特征及勘探前景[J].中国科学：地球科学, 2019(6):26.
[2]刘全有,李鹏,金之钧,等.湖相泥页岩层系富有机质形成与烃类富集--以长7为例[J].中国科学：地球科学, 2022(002):052.
[3]谢浩然, 梁超， 吴靖, 籍士超. 火山活动对沉积古环境及有机质富集的影响[J]. 古地理学报，2023,25(4)
[4]李治兴, 秦明宽, 刘鑫扬, 等, 2022. 黑色岩系多元素富集层特征､成因和研究意义[J]. 世界核地质科学, 39(1): 14-26.
[5]王红岩, 刘德勋, 蔚远江, 等, 2022. 大面积高丰度海相页岩气富集理论及地质评价技术进展与应用[J]. 煤田地质与勘探,50(3): 69−81.
[6]王海峰,易亮,邓希光,等, 2024. 马里亚纳海沟挑战者深渊南坡JL7KBC03短柱样硅质软泥沉积的物源、沉积环境和碳储库效应. 地质学报，2024, 98(11).
[7]Murray, J. & Jagoutz, O. Palaeozoic cooling modulated by ophiolite weathering through organic carbon preservation. Nature Geosciences. https://doi.org/10.1038/s41561-023-01342-9 (2023).
[8]王振涛, 周洪瑞, 王训练, 等, 2015.鄂尔多斯盆地西､南缘奥陶纪地质事件群耦合作用[J].地质学报, 89(11): 1987-2001.
[9]FROGNER P, GÍSLASON S R, ÓSKARSSON N, 2001. Fertilizing potential of volcanic ash in ocean surface water[J]. Geology, 29(6): 487-490.
[10]WALKER-TRIVETT, C.A., KENDER, S., BOGUS, K.A. et al.,2024. Oceanic Anoxic Event 2 triggered by Kerguelen volcanism[J]. Nat Commun 15, 5124. https://doi.org/10.1038/s41467-024- 49032-3
中国地质大学（北京）能源学院
毛小平
2024年12月3日于北京
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自毛小平科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-2367565-1462585.html?mobile=1
收藏
