当盐被埋藏在比较沉重的岩石下时，它会呈现巨大的块状或手指状向上漂浮，甚至会像喷泉般喷出地表，像冰川那样流动。实验室模型揭示了盐上涌的模式。

在墨西哥湾的海底深处，巨大的盐指和盐对冲断层正通过10公里厚的上覆沉积物向海底上涌；靠近波斯湾的海边，来自早期沉积层中的盐指已喷出地表，形成了海湾中的岛屿，并像冰川那样循着扎格罗斯山翼沿流而下，与众不同的盐的特性使这些惊人的地质构造上涌现像成为可能。说也奇怪，驱使盐体运动的力竟是重力。

盐的自然形状是固态的结晶岩，所以人们可能会问，盐怎样会向上或向其它方向流动。事实上，当盐受到地震或锤击等突然震动的影响，它的反应就如有弹性的固体一样，不是破碎就是弹回。但当盐受到一股持续应力的作用，即使这种力十分小，它也会像非常粘稠的液体一样流动，并且会变形而不破裂，这个过程即叫蠕动。蠕动非常缓慢，以致一般仅能用地质时间的尺度进行辨别。蠕动并不局限于盐，所有其它的岩石也能蠕动。

但是，大多数岩石只有在地球板块之间相互作用所产生的较强的横向力影响下才蠕动——这是种造山运动的力。相比之下，盐单在重力的影响之下即会流动。由于盐是地球岩石中密度最小的一种岩石，又由于盐几乎是不能压缩的，当它被埋在其他的诸如砂、粉砂、淤泥等沉积物下时，仍保持着轻的特性。另一方面，上覆岩层渐渐地被压缩成密度大的砂岩，粉砂岩及页岩，其结果是岩石密度的次序颠倒了，重的岩石压在轻的岩石上，如同牛奶置放在乳脂上，重力作用不稳定。上覆的岩层开始下沉混入盐中，使盐上移，有浮力的盐通过覆盖层涌出，形成了称作挤入体的侵入。

盐挤入体具有重要的经济意义，人们从本世纪初起即了解到它们在勘探石油和天然气方面的重要性，上升的石油和天然气被圈固在上涌的盐挤入体的侧翼，或在上覆岩层中由挤入体抬升而形成的穹窿中；美国南方五分之四的石油和天然气储存与盐有关，中东的一部分大油田也是这样。此外，已被提取过原油和天然气的地方常常形成教堂尖顶般的，适宜储存的洞穴，或许在将来，放射性废物也可储放在盐中。所有这些应用强烈刺激人们去搞清盐结构演变的详细情况。

要完成上述工作，人们首先必须知道盐是怎样形成的。盐始形成于副热带地区，在热带洋面和雨林地区已释放了水汽的干空气到这儿下沉，并逐渐加热，其结果，这些地区的蒸发通常超过降雨量（世界上大部分大沙漠都分布在副热带地区）。在封闭的沉积盆地及有礁或其它自然屏障与大洋隔开的海中，海水蒸发了，留下了饱和盐水。各种矿物质按其溶解度从盐水中析出：首先是碳酸盐，其次是石膏（一种硫酸钙），然后是石盐（氯化钠），最后是带苦味的镁盐渣和钾盐渣。这些矿物质形成的岩石称为蒸发岩。最为丰富的蒸发岩矿是石盐或岩盐，下文简称为盐。它从饱和盐中析出，形成紧紧地连结在一起的纹理粗的晶体。

如果海水能正常地、周期性地补充到盆地中去，层层蒸发岩可在海底沉积达几公里厚，蒸发岩沉积的高峰发生在大约2亿3千万年前，那时联合古陆这块超级大陆刚开始断裂，在古陆内部以及周围的裂谷和海平面以下的盆地就成为蒸发岩形成的极好场所。在那个时期，6.6亿立方公里的海水中形成了大约1千万立方公里的盐，淤积成达数公里之厚的盐层，联合古陆的某些裂谷逐渐变宽成海洋；因而在现在的一些大陆边缘可以找到被埋在较新沉积物下的当时形成的盐层。

最后，埋藏的盐逸出地表，遭侵蚀后又回到海洋中。现在仅在几处发现了8亿多年前的盐沉积层，这说明在这之前形成的大部分岩盐又重新回到循环中去了。然而，这个过程是极其缓慢的。现在沿着扎格罗斯山脉往下游漂流的盐的年龄是在5 ~ 8亿年之间，而将要到达墨西哥湾底部的挤入体来自于大约1.75亿年前的沉积层。一般说来，盐挤入体按幕上升：生长期，盐挤入体以每年0.1至1毫米的速度上升，这一时期约需几百万年（约比地球表面地壳板块的横向运动速度慢1百倍），然后转入蛰伏期。

这样缓慢的速度给研究者带来一些特殊问题。虽然可以在实验室中对较小的试验体施加比大自然中大多得的压力，使盐的蠕动加快，但这种实验既不能揭示出大规模的运动模式，也不能得出自然界盐运动的机制。不过，还有几种研究上涌过程的方法。第一种方法是要得出一种对流体动力方程的解析法，这些流体动力方程描绘了由一种稠密的流体（本例是上覆岩层）压在另一种不太稠密的流体上（盐源层）组成的一个一般化的体系。第二种方法也是数学的方法，它包括替计算机编制程序在数字上解方程；最后一种方法——这就是我们已采用的方法——即用一个适当尺度的物理模型模拟盐的上涌。

按惯例，上涌过程可以确定为四个时期，英国物理学家雷利和杰弗里 · 泰勒创造的分析理论已对这个时期的运动作了详尽描述，按照雷利——泰勒定理，上涌开始于粘滞的流体间分界面轻微的碰撞。这种碰撞开始时以不同的速度增长着，但只有快速增长的碰撞才能幸存下来，并携走了碰撞增长较慢处的盐，从而抑制了碰撞较慢处的运动，渐渐地，近似乎面的分界面变成为一块起伏的田野，快速增长的碰撞形成了相隔距离规则的丘。两丘间的距离（波长）是分类的特征。分类主要依据于两种液体层的相关的厚度与粘滞度。相关的密度决定了上涌的速度。自然界盐丘的形成约需2千万年。

在上涌的第一个时期，两个丘之间的间隔充满了下陷的上覆岩石的槽，这些槽实际上是丘的颠倒的映像。在第二个时期，丘和槽的形状开始变化，当丘超过一定的高度（该高度在0.5 ~ 2.5公里之间）后，逐渐变窄，呈指状或墙状上升；而槽扩展或宽阔下陷的盆地。最后盐实际上穿透了上覆岩石。在这一时期，非线性关系进入了描述上涌的运动方程，而该方程也不再是精确的解析法能解决的。要了解盐挤入体的进一步演变，人们必须求助于物理模型或计算机模型。

上升的盐挤入形状变化最显著的时候是在它演变的第三期，这时的顶部长成悬在纤细茎上的球体。球体的形成有两种方式。第一种方式是挤入体到达上界，遇到一层典型的、薄薄的、尚未压缩成密度比盐大的沉积物。当一个挤入体进入低密度层时，其顶部扩散了，形成了通常为扁平矮胖的气球状球体。

如果上覆沉积物足够厚的话，盐球也能在一定深度形成。这种球体不是上界面下扩散而成的结果，而是上升的挤入核与下陷的上覆岩层相互作用的结果。上覆岩层沿着挤入体的边缘施加一个向下拖的力，这种相互作用建立了挤入体内部环流。

当沉积物覆盖层一幕幕地沉积时，也可能会发生拥挤，这个原因是显而易见的。根据雷利一一泰勒定理，已给定的盐沉积物挤入体之间的空间与覆盖物的厚度是成比例的（其它因素相等）。然而，假如覆盖物按一定的节律沉积，盐挤入体将有可能在早期各幕沉积物间上升并发育成熟，而覆盖物仍相对比较薄，作为其结果的挤入体田野比假如覆盖物以连续不断的序列沉积时要发生的情况拥挤得多。当上覆岩层与盐的粘滞度大致相等时，挤入体将呈蘑菇状，并可能在曲流舌下面拽走上覆的岩石。

这个结论有实用意义，建议将鼓沉积物作为存放放射性废渣的场所的原因之一是它ft相对而言不容易渗透。蠕动封合了沉积物中的裂缝，尽管盐非常容易溶解，但由于地下水一深入进沉积物即变饱和，所以不能溶解更多的盐，但当存放放射性废渣的洞穴被建在呈蘑菇状的挤入体中时，拽走的、可渗透的沉积岩层可能会起管道的作用，引导水穿过洞穴。水可能成为潜在的，携带放射性核素进入环境中的媒介体。很显然，在选择废渣堆放场地时，必须认其地研究盐挤入体的形状及其内部构造。

盐上涌的第四个时期，即最后一个时期开始于当上升的、球体状的盐挤入体接近地表之时。在这时发生了三件事，首先，挤入体的顶部可能被地下水溶化。近地表的地层一般是多孔的，内中含有未饱和的地下水。这些地下水能以与挤入体上升一样快的速度溶化挤入体的顶部。在这样的情况下，溶化的表面被相对较难溶解的曾弥散在上升盐中的石奇的残渣所覆盖。

第二种可能性存在于沙漠之中。这种地方盐溶解在地下水中的可能性明显地较小。球体可在由密度较低的表面地层提供的屏障下继续呈水平状展开，在伊朗中部的大卡维尔盐漠中，几个挤入体的球体已合并为一个跨径40公里的巨大华盖，裸露的华盖经侵蚀后在沙漠地上特别明显。它代表了盐上涌的一个特别发达的时期。在这个时期中，几乎全部五千万年古老的盐沉积物与原来覆盖在它上面的、密度较大的沉积物之间上下换了一个位置。尽管当粘滞的液体处在不稳定重力方式排列时，会全部翻过来；但液体不同于岩石，由于它们不产生力，所以它们在任何力的作用下均会流动。因为浮力变得太小，似乎大部分的盐挤入体在并入华盖之前会被轧住。然而，现在所见的，某些显得既年轻又未变形的盐层，仍可认为是较古老的、挤入体的华盖。

当浅层地层的密度比盐大时，挤入体可能会遇到第三种命运。一路升到地表，并以壮丽而缓慢的喷泉形式涌出地表。现存最典型的盐喷例子是伊朗南部的扎格罗斯挤入体。在过去的1500万年中，那儿的上涌一直由于阿拉伯板块与欧亚板块的碰撞而加速着，这两大板块碰撞始于1500万年前，并挤压盐体向上，约有20个挤入体已被压出波斯湾海面，成为湾中的盐岛。在扎格罗斯山脉，塞满了不可溶解的岩屑的火山口提供了曾存在过不能与雨水抗衡的挤入体的证明，沿着海岸，目前那几的板块碰撞以最剧烈的方式进行，褶皱山脉被盐喷泉刺穿达1公里多之高。盐在它自身重量下四散分开，并流向山翼，这种流动被称为Namakiers（盐川）。

盐川的平均流速约为每年数米，比大部分冰川流得慢，但对结晶（不溶化）岩石来说，这样的平均流速是异常快的。快速流动的原因是什么呢？有些人在通过用干燥的盐做试验后认为，盐川中的盐被挤压得炽热，这是盐川流动快的原因。这种假设现在看来是难以置信的，这些提议者忽略了一个有关盐的、早已知道的事实：在盐中增加水的成分，就会减小盐的粘滞度与流动的阻力，这正如增加它的温度那么有效。我们在一个盐川处设置测标所得数据表明，盐川在一年中大部分时间是静止不动的，但当季节性阵雨使它变潮后，它就以每天半米的速度前进。

乌德勒支大学的雅诺什 · L · 尤拉埃和克里斯托弗 · J · 斯皮尔斯通过在显微镜下使蒸发盐变形，观测到水对盐流的影响。不管水来自于成盐初期，还是来自于周围的沉积岩，或者是来自于雨水，当盐变形时，它倾向于沿着纹理边界形成薄而连续的膜，而膜又戏剧性地使盐变弱。特别地，这些膜连绵延伸，并溶解了古老的、变了形的盐的纹理，这些盐的纹理的被打乱了的内部结构又阻止盐体进一步变形。钠离子和氯离子横过膜散开，而后形成容易变形的纹理。盐中只要含百分之零点一重量的水就足够促成这—“动力再结晶”，这暗示这一过程不仅发生在盐川上，而且会发生在深层，在被埋葬的盐沉积物中。

盐川中流下山的盐已经历了长久而复杂的褶皱以及其它的变形历史。这些历史的线索被记录在其它各式各样带盐矿物集中的沉积物所产生的彩色层。矿藏纹理准线揭示了最新的流向，我们对盐川作了仔细的研究后发现，纹理准线所显示的流向一般既平行于内层，又平行于限制盐川活动的坚硬的河槽台垣。

但是，当它在向山下流的路上，盐越过了一系列的河槽底部的阶梯。在每一个阶梯前，这股流变缓并加厚，流线分叉，彩色层被偏向一系列的褶皱之中。在阶梯的另一面，盐流再次加速，流线会聚，盐层变薄，内部的褶皱并延伸，一片片的盐层开始相互滑迭。下一步，在老的褶皱上形成了新的褶皱，所以盐川是由相互交迭的盐舌堆组成的，在盐川的末端，盐舌堆非常平，以致几乎看不见褶皱，而岩舌看起来似乎像未变形的水平层。

在地表下面深部供给挤入体以原料的盐沉积物也可能会发生同样的效应。凡是盐向挤入体迁移，在盐沉积物的顶部或底部经过不规则面的地方，都可能形成平躺的、内部的盐舌，从大面积区域内形成的盐舌被带到狭窄的挤入体的肉茎中，那儿每一个都在绕垂直轴旋转并被压缩成窗帘状褶皱（这非常像把手帕放入环中所产由的效果）。许许多多代的舌的褶皱与再褶皱是各式各样、错综复杂而美丽的、裸露在盐矿顶部景观的原因?

当人们对盐形成物进行了一段时间的研究后，对它们的纯艺术欣赏几乎是无法避免的。而且懂得这些几乎是有机结构的、奇妙的解剖体有着它们自己本身固有的酬报。也正如我们在上面已强调的那样，这种研究具有经济价值，例如存在某些盐挤入体呈蘑菇状的可能性在找石油和天然气方面有重要的意义，因为这意味着某些挤入体可能蕴藏着比人们所想象的更可观的石油储量；也正如蘑菇状挤入体的曲流舌可能拽走渗透性岩石，这种可渗透的岩石可能会危及作为储藏用的洞穴的封闭性，所以它们也可能拽走或隐藏充满石油的储油岩。

实验室中发现蘑菇状挤入体的事实表明了模型的重要性。开采矿物仅能给予我们有关地下盐结构的有限的信息量，一般即使这些可用的野外数据使用得也是不够的，简单的原因是，研究人员不知道如何解释它们，随着物理模型和计算机模型正在揭开盐上涌的基本过程，那种情况已在改变。将来，正从事地质构造探索的石油地质学家和洞穴储存设计师都将从对地质构造更为完整的了解中得益。

[Scientific American，1987年8月号］