http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2013-07-02
大地喘息与地震——火山爆发及地震成因论
北京鼎正环保技术开发有限公司 李安宝(Anbaoe Lee)
内容摘要:
本篇文章重点研讨地震的成因,是由于地壳内部高温高压气体的能量积聚,造成地球板块断裂带的地层中薄弱断层自下而上地逐步被挤压、形变、撕裂和错动,而最终形成局部通过高温高压气体撕裂整个连接到地表的地层而释放能量。这就是地震的高温高压气体释能地震模型。
文章定性描述并详细解释了高压高温气体释能的地震模型。在我们的地球地层中存在大量各式各样的高温高压气泡。当地球内部活动处于活跃阶段时,地幔层的气泡温度高压力大,通过挤压、扩张直至最后将其上方的岩石层撕破、开裂,于是,这些超高温高压气体便通过撕裂的岩层裂缝向上扩张、一路加热和传递能量,所机遇到的岩石因为温度极高和含有低熔点成分物质而发生形变,致使高温高压气体通路形变得越来越大,原来的气泡型态也随之逐步得到调整和改变,直到找到更上层地层中新的气泡空间进行进一步气泡合并和整合。如果新形成的气泡其温度和压力继续超出该处岩层结构所能平衡的临界,那么又会再次撕裂岩层,并通过撕裂的岩层裂缝向上扩张,一路再加热和传递能量,直到串通更上层新的岩层气泡。如此方式行进,或缓慢或快速,最终滞留在新的可缓冲地层空间。
当这些高温高压环境中被极度压缩的气体能量蓄积到一定状态,一旦在改变周围环境的过程中遭遇到薄弱地层断层,就会继续沿薄弱断层层层冲击阻挡和扩张开来,如果没有新的能缓冲和阻挡前进的地层空间结构,高温高压气体就会在某一深度地层撕破连接地表的整个岩石层,高温高压气泡解体,最终必然会喷发出地表,成为火山喷发和地震,快速实现释放压力和能量。
文章对地震发生后将出现的现象进行了研讨,指出地震必然存在的气体喷发痕迹、余震不断、地震波以及声光电磁现象、对气候的影响等重要的物理现象,并对这些现象做出了合理性解释。
地震因为高温高压气体释放能量所造成的地球板块断裂带附近的地层被挤压、形变、断裂和错动,形象一点地比喻,确实近如大地喘息一样。作者所建立的这一地震模型对于地震的预报具有十分积极的意义。不仅可以加强临震预报,还可以加强长期预判性预报,尤其是可以大大提高地震预报的准确性。
文章还对高温高压气体释放能量的地震模型的应用和在人类自身服务的技术工程领域方面也做出了一些定性化研究讨论。
关键词:地震 火山爆发 高温高压气泡
1、引 言
关于地震的记录和研究可谓是一个非常古老的话题。我国是一个地震多发的国家,很早就有了地震方面的记录。最早地震记录见于《竹书纪年》,大约在公元前23世纪的帝舜时期,距今已有四千多年。不过,直到十九世纪末,人们对于地震的认识依旧是迷信思想多于科学研究。
通过地质科学家们一百多年来的科学研究和经验积累,在对地震现象的技术记录和地震救灾,甚至是地震临震预报研究方面,其技术和实践的进步都非常神速,然而,在地震形成本质、地震长期预报和预防方面的研究一直没有多大的进展,其对地震成因也没有一个定论。
对于地震的发生,大家都比较认同是地壳集中释放能量的表现之观点。科学家们多年的研究证明,绝大多数地震发生在地震带上,这些地震带多分布在地球大的板块断裂带的断层边沿附近,而且地震频度也是有周期性的,甚至与太阳黑子的集中出现周期具有某些协同性。
说到地震的成因,现在大家普遍接受的是地球板块相互挤压碰撞学说。认为地震是地幔内地质热流体带动大陆板块漂移,从而形成了大陆板块与板块之间的挤压和碰撞。地震还有构造地震、火山地震、塌陷地震、诱发地震、人工地震等几种学说。但这些学说都只能解释一些地震现象,而不能对所有地震类型给予统一的确切解释。
2005年末,我发表了一篇《东非裂谷“开口笑”,地球可能在膨胀》 [1] 的网文,主要阐述了我的一个地球物理方面的观点:地球存在一度时期向外膨胀、又一度时期向内收缩的周期往复运动。我认为,地球板块漂浮在流质性的地幔物质之上,在地球大洋底部不存在那种简单的“喷涌——冷却——推进”机制。当地球膨胀时,开裂的大洋底部会发生巨量的岩流喷涌,这些岩流冷却后便停留在大洋的“缝隙”处。当地球收缩时,喷口愈合,缝隙变小,喷涌口处冷却下来的岩流,阻止了地球地壳的复位,这样,这些岩石堆层就因为重力会发生相互挤压碰撞现象。由于强大重力和岩石塑性的存在,这些岩流形成的岩石硬壳到一定时期就必然会发生隆起和断裂。断裂的岩石壳层相互错动,这就形成了规则性的大洋海底纵折形貌,有海沟和山峰。最后就形成了地球的板块断裂带,而且断裂化的地球板块基本上是布满全球呈均匀化分布。
文中还特别提到地球周期膨胀和收缩的动力机制问题。我认为,地球内部存在大量放射性元素,这些放射性元素可能会定期启动地球内部发生一定量的、可能成间隙性的热核聚变反应。比如,某些放射性元素在衰变中会产生相当数量的氢、氘、氚、氦等轻核素物质,这些轻核素物质积累到一定时期,在某种条件和诱因启动下就会产生更为猛烈的热核聚变活动。正是这些地层深处间歇性热核聚变活动的周期性加强,从而形成了地层深层过热,从而导致了地球周期性膨胀。相反地,当地球内部间歇性热核聚变频度下减时,那么就会相应地发生地壳收缩的现象。
我们知道,如果有热核聚变存在,那么就存在氢、氘、氚、氦等轻核素物质,也就必然发生氢、氘、氚、氦等轻核素物质以气体方式析出、汇集的情况。无论地层发生怎样的剧烈能量活动,但最终这些高温高压气体总是无孔不入而容易泄漏走掉。这些高压高温气体最初很容易滞留并潜藏在地幔和地壳的界层中,附着在某些以特殊物质形成的团块区域。因为这些团块为这些气体的储存准备了足够的物质、物理、化学和空间条件。这就是我没有在《东非裂谷“开口笑”,地球可能在膨胀》文章中深入明确表达的观点,即地球内部存在的高温高压气体是造成地壳局部不稳定的动力成因。地壳局部不稳定发展的最终结果,当然是发生地震和火山喷发了。
需要特别说明的是,在着手写述这篇《大地喘息与地震——地震成因论》的文章前,我利用现代网络进行了查新,发现有一篇《地震的成因(续)》 [2] 的地震成因讨论文章。百度搜索地震目条上解释称,该文章系江发世2012年10月23日发表在百度文库 [3]。江氏认为:在地下存在地质空间,高压气液体进入地质空间形成高压藏,在高压作用下,高压藏的围岩发生弹起和撞击作用形成地震。这篇文章认识到高温气液体在地壳中的巨大作用,但是也仅局限在高温气液体引发地层空间内岩层断裂而致地震发生。
本篇文章重点研讨地震的成因,是由于地壳内部高温高压气体的能量积聚,造成地球板块断裂带的地层中薄弱断层自下而上的逐步被挤压、形变、撕裂和错动,而最终形成局部通过高温高压气体撕裂整个一直连接到大地的地层而释放能量,这就是地震的高温高压气体释能地震模型。文章定性描述并详细解释了高压高温气体释能地震模型,并对地震发生后将出现的现象进行了研讨,指出这一模型对于地震的预报具有十分积极的意义。不仅可以加强临震预报,还可以加强长期预判性预报,尤其是可以大大提高地震预报的准确性。地震因为高温高压气体释放能量所造成的地球板块断裂带附近的地层挤压、形变、断裂和错动,形象一点地比喻,确实近如大地喘息一样。
至于地幔中高温高压气体的具体来源和形成机制,地幔中高温高压气体形状的形变、迁移和输运特征,超级压缩的高温高压气体的性质是否在某一温度下具有超流态特征,等等,虽然与火山爆发和地震发生有很强的关系,但是,由于时间和篇幅的关系,则不在本篇深层次探讨范围。
事实上,我个人关于地震的形成机制、模型、必然有的效应和衍生现象、以及地震中长期预报,其整个概念系统化形成在上世纪九十年代,只是一直没有条件来细致表述而已。
2、地层高温高压气体释放形成火山爆发和地震
2.1 地层高温高压气体是地震发生和火山爆发的动力源
我们现在一致认为,地球的物质大致按地核、地幔和地壳三个层次来分布,越重的物质越集中靠近于地核分布。因为地幔大多呈流态,地震通常发生在具有刚性硬度的地壳。
在我们地球的各类地层中始终会存在大量各式各样的高温高压气泡。
我们知道,地层越深其岩层的放射性越强。因放射性所形成的氢、氘、氚、氦、氮、氧、氟等轻核素物质是比较容易析出的,尤其是在超高温条件下,像氢、氦、氮、氧、氟元素被其他物质吸附就能力而言是非常小的。这样,氢、氘、氚、氦、氮、氧、氟等轻核素物质就必然会在地球的地幔与地壳的界层的某些区域滞留,并以高温高压气泡形式存在,不过,这一层的高温高压气泡在形状上随地幔物质迁移是可以缓慢改变的。
不仅地幔内有高温高压气泡存在,而且地幔之上靠近地幔的地壳中的许多地层中也是存在许多高温高压气泡的,只不过这些地层中的气泡压力因温度低于地幔中的气泡温度而稍低一些。它们通常和这些地层的地质结构能保持相互平衡。这类地层中的高温高压气泡,因环境温度较低一些,如像氢元素在某种条件下就可能会与硫、氧、碳等形成硫化氢、水等气体,甚至有一些还会在某种条件下形成甲烷气体。这些高温高压气泡中物质的复杂性,与一定温度条件下对周围地层物质的侵蚀有一定关系。它们在地球自转作用下,随时以准备四处扩散的方式在地层的某些地区通过侵蚀扩大并潜藏起来。这就像我们盛满水的瓶中,倒置运动后随即能看到那些气泡上浮翻腾一样。
不仅这一地层的气体物质成分较为独特,而且包容高温高压气体的岩层中接触气体部分的内部岩层面,可能也会形成许多与气体能相互平衡的相关化合物质,诸如氟化钙、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、硝酸盐等物质。这些物质随温度变化可以同气泡内的气体物质进行化合与分解的快速转换。这些接触高温高压气体的岩石界面不可能平滑有规则的,而是极其凹凸不平而多孔状结构的形态,这一结构特性对高温高压气泡的存在和准备撕裂地层而达到快速释能是非常重要的。
事实上,地球始终在不停地自转,这种情况自然会造成不同的物质因万有引力而出现物质分层。轻质物质容易浮于表面,重质物质向下聚集。我们从物质比重的大小也可以理解高温高压气泡总是想致力奔放出地表的这种现象。
因此,在地幔物质迁移输运中,一旦高温高压气体和含氢等气体化合物从某种渠道越聚集越多,就会同岩石发生相应的物理或化学效应,从而使得气体外围的密闭系统——岩石圈最终不能承受其压力而发生破裂。这就是地震的动力机制。
我们知道,只有大量高温高压气体的存在,才可能具有比液体膨胀爆发更大的能量。气体具有更高的压缩比,在常温环境中如像氨气、氯气、二氧化碳气、石油液化气等气体都可以通过压缩变成为液态;但是,随着环境温度的升高,气体物质的内能增大,要通过压缩转化为液体就愈加困难,需要更高性能的设备、更多的能量和技术手段才能实现。然而,对于那些具有更低汽化点的气体,像氢气、氮气、氦气等等,则可能在地下高温环境中受到超级压缩而永远不会转化为液态而极大收缩体积。
地层中的高温高压气泡一般都是同地层相互保持结构平衡的,那么,这些高温高压气泡又是怎样通过撕裂地层得到能量释放的呢?
当地球内部活动处于活跃阶段时,地幔层的气泡温度高压力大,通过挤压、扩张直至最后将其上方的岩石层撕破、开裂,于是,这些超高温高压气体便通过撕裂的岩层裂缝向上扩张、一路加热和传递能量,所机遇到的岩石因为温度极高和含有低熔点成分物质而发生形变,致使高温高压气体通路形变得越来越大,原来的气泡型态也随之逐步得到调整和改变,直到找到更上层地层中新的气泡空间进行进一步气泡合并和整合。如果新形成的气泡其温度和压力继续超出该处岩层结构所能平衡的临界,那么又会再次撕裂岩层,并通过撕裂的岩层裂缝向上扩张,一路再加热和传递能量,直到串通更上层新的岩层气泡。如此方式行进,或缓慢或快速,最终滞留在新的可缓冲地层空间。
如下图1为地层深部断层高温高压气泡分布示意图。
图1 地层深部断层高温高压气泡可能分布示意图
当这些高温高压环境中被超级压缩的气体能量蓄积到一定状态,一旦在改变周围环境的过程中遭遇到薄弱地层断层,就会继续沿薄弱断层层层冲击阻挡和扩张开来,如果没有新的能缓冲和阻挡前进的地层空间结构,高温高压气体就会在某一深度地层撕破连接地表的整个岩石层,高温高压气泡解体,最终必然会喷发出地表,成为火山喷发和地震,快速实现释放压力和能量。
2.2 地层塌陷性地震机制
当地幔和地壳界层形成巨量氢等物质高温高压气泡以后,因为地球地幔结构不是均匀的,高温气泡会随着地幔物质流发生飘逸,这样,气泡在飘逸中会越积越多,最终会停留在界层的某些区域。这些区域的特点是,有容易同氢、氘、氚、氦、氮、氧、氟等轻核素物质结合的物质,如像硫化物、氟化物、硫酸盐、金属氧化物、硅酸盐等物质含量丰富的团体;还有某些与氢元素容易形成化合物的物质大量存在,又比如硅容易形成硅烷等等,它们的存在往往容易造成氢气等体积的巨大变动,这种地层与地幔间介层的物质短时间化合与分解,必然会造成体积的突然收缩和放大。
前面我们讲过,这些物质随温度变化可以同气泡内的气体物质进行化合与分解的快速转换。接触高温高压气体的岩石界面可能是极其凹凸不平而多孔状结构的形态,这一结构特性对高温高压气泡的存在和准备撕裂地层而达到快速释能是非常重要的。
一种情况是形成体积收缩而致地层塌陷性地震;另一种情况是形成体积剧烈膨胀而致地层爆破性地震。
当地幔物质温度较低时,也就是地球内部处于反应低迷期时,含巨量高温高压轻元素的气体在那些附寄区域就会在某一温度阀值附近形成为可以体积量巨减的物质。比如,氢元素和硅化合生成各种硅氢化合物,氢和氧化合生成水,甚至硫和氢元素化合生成为硫化氢,等等,这就从体积上引起了这些区域的体积和压力的减小。如果因为收缩,原有的平衡打了,其上部的地壳因为重力而发生坍塌,这就形成了坍塌性地震。如果坍塌物质进一步和含氢气泡中的物质发生化合,则会进一步发生收缩性震动。
这种坍塌性地震会使得地层发生收缩性破裂和错动,但它的发生一般不会非常剧烈,地震级别不大,其对人类的影响也非常有限。但是,这种化合后形成的物质在地幔和地壳间的储运、聚集对大型地震的发生具有十分重大的决定性影响。
当然,这种塌陷性地震的发生,其产生的地震波是有其独特性的。
2.3 火山爆发和地层爆破性地震机制
当地幔物质温度较高时,也就是地球内部处于反应活跃期时,含巨量轻元素化合物的物质在那些附寄区域就会在某一温度阀值附近迅速分解,快速形成为可以体积量巨增的物质,比如产生出大量的氢气、氮气、氧气、氟气等。这样,如果温度很高压力很大,该地层的内部平衡被打破了,从而发生爆破性地层断裂和错动,以释放掉能量和气体,这就形成了爆破性地震和火山爆发条件。
毫无疑问,含巨量轻元素化合物的物质的分解是快速和连贯的,它所造成的情形比前一种轻元素化合物生成而致的地层收缩更加复杂和剧烈。当轻元素化合物分解时,它的体积扩大,压力增大,这会进一步快速提升这一区域的温度,气体方程已很好地说明了这个特性。温度的提升更会造成大量的轻元素类化合物的快速分解,体积、压力和温度会更进一步增大。
特别是温度升高还会带来另一个效应,那就是造成物质附近的地层物质熔解,地层的结构力自身也会逐步随温度升高而减弱,这是固体物质的性质所决定的。这样一来,本可以维持更大压力的刚性地层逐步弱化了。不仅如此,那些原来就储备有大量容易熔融的物质的延伸断层也会逐步消融,从而最终使得内部高温高压气体物质迅速从熔融路径处冲出。这就是火山的爆发机制。如图2所示,此为2009年6月12日国际空间站宇航员拍摄的火山爆发照片 [4]。其上可见火山喷射物顶部所形成的冲击波界面,充分展示出火山爆发的强大能量。
因此,我们在火山爆发前,我们总会感觉到若干次的小规模地震。这是由于高温高压气体物质打通一个又一个地下断层空间后瞬间释放能量的结果。只有当火山爆发后,地下高温高压气体的通路没有阻碍,才可能迅速得到释能性喷射,这样,也就减少了地层断裂的情况发生。从这个意义上来说,在地球活动频繁期,那些火山活跃的地区,如果火山爆发比较充分,其造成大地震的危险性和损失也会较低一些。
图2 2009年6月12日国际空间站宇航员拍摄的火山爆发照片。爆发的火山位于日本东北部的千岛群岛中的松轮岛。由火山灰和水蒸汽形成的巨大柱体,形成冲击波,直冲云霄,蔚为壮观。
我们知道,许多火山爆发时都有巨量的高温高速气体夹杂着大量砂石灰土从火山口冲出,甚至有的火山喷射流可携带摄氏600度的高温,以每小时约130公里的速度向上空推进数公里甚至上百公里。此可见火山爆发所释放能量之巨大。
2.4 大地震的发生机制
大地震属于快速大面积连接地表地层高度爆破性地震。它是由于地层高温高压气体在地壳较浅层的富集,能量容限超出临界,最终至于地壳不能维持原有应力平衡而发生地层快速断裂,形成高温高压气体引发地层撕破、断裂而爆破性喷发释能。这就是造成连通地表的地层撕破、断裂、错动而致地表地物有极大形变的大地震发生机制。
地壳深部大于70km区域发生的地震一般是很难将厚实的地层进行规模性破碎的。但是,这种地震可以通过能量的转移而促成地层较浅层大地震的育孕。
我们知道,在地球各个板块裂缝之间,因为地球的几十亿年的活动,在板块之间形成了断层,它们的结构是不够牢固的,板块地层附近还存在大大小小各类气藏空间结构。我们已经实现通过测量电阻的方法来确认断层的位置和深度。这是由于断层与断层之间的接触不够紧密,并且空隙较多,从而表现出电阻值差异巨大,特别是地表的那些断裂层更是如此。我们知道,电阻值差异越巨大的断层,其断裂深度越大,其内在的空洞结构也越多。
事实上,我们通过测定电阻确定的地域断层还只是距地表不很深邃的区域,可能最大也只有触及不到5km的断层深度。要测定更深的地层断裂带,现有的技术还是非常困难的。我们至今基本上无法预知距地表超过5km以上的断层分布状况。
沿着地球板块断裂带,这种大的断层,其根基直接深入到地幔附近。在这些大断层的地下存在更多复杂的空洞区域,并以大断裂带为纽带相互间隔连接。由于地层的挤压和地幔物质的流动性粘补焊接,断裂带往往在释放能量以后很快得到接合,但肯定是极为不均匀和有破缺的,必然留下各种各样的空间和空隙。还有一些气体夹带某些高温流体物质,使得在填充空隙的过程中溶解一些薄弱的物质,高温流体物质对断裂层的堵塞,同时可能让某些高压高温气泡得到扩张。就这样,空洞区域的存在压缩并积累了大量的气体物质以维持地层结构和力量的平衡。
当某一地球板块断裂带的深层地震发生以后,高温高压气体迅速沿地球板块断裂带击穿一个又一个通路上的阻碍,能熔融的熔解,能破碎的破碎,最终直接将气体注入到较大的深层地下空隙区域。
这些地下空隙区域本来充满着气体,又突然容纳更多高温高压气体,整个区域的温度就大大提升。高温高压气体导致空隙区域岩石变软,空隙容量更加扩大,相关联的岩层化合物质在高温下分解出更多的气体物质,高温高压气藏区所积累的压力和能量更大,需要更大的包容空间和维持力量,这样,断层也就得到更大力量的挤压。虽然有些情况下来自深层次爆发能量暂时得到一些缓冲,但是当合并整合而新形成的气藏区能量蓄积到临界时,断层的薄弱性决定了这些并不牢固的断裂层的再度爆发性开裂,从而高温高压气体瞬间冲出断层而释放能量。这就是大地震爆发的机制。
引发地震的高温高压气泡总是巨型化的,强烈地震所依赖的高温高压气泡更是十分巨大。如果地层中高温高压气泡非常巨大,特别是直径达到十几千米,甚至几十千米的情况,那么这个地层中高温高压气泡顶部的断裂板块,还会因重力和地层结构不能维持平衡而再次发生严重下陷型地震。这样,就会在气体释放能量的爆裂性震动后不久,又发生地层整体坍塌型地震。在那种地层岩石极其坚固的地区,甚至会出现像岩洞地区的地陷一样呈整体下陷的情况。
如果巨大的地层气泡下部深入到地幔层,并且周围有相当量的高温熔融性岩流,因为巨型高温高压气泡释放掉能量而压力减弱,那么,这些周围的高温熔融性岩流会迅速自下而上地补充到气泡中填实气泡空间,或者发生周围岩体迅速膨胀闭合巨型高温气泡空间的情况。这样的情况下,地震就主要以气体能量释放的方式进行,地层向下陷落的二次巨型地震发生的幅度就很小,甚至可能只做地层抬升而不会下陷。
有一种情况的地震也是存在的,那就是基于地层中的巨型气泡极其巨大的强烈度地震。这种超巨型化气泡的下部深入到地幔之中,并在地幔中像连通器一样将间距不太远的多个巨型树状气泡相互连通,也即是深入地幔中的巨型化气泡体积更大,那么,当某一个树状气泡上部地层因锁定能力较低被撕裂而释放气体和能量以后,整个超巨型气泡区的气压和地层形态都会发生严重改变。超巨型气泡中气体首先因压力巨大张力极小而迅速从撕裂树状气泡区释放,紧接着是地幔的物质流向气体释放的气泡空间进行填充,这样,那些间距不太远处相互在底部连通的有更大地质锁定能力的树状气泡迅速将气体释放后,这些巨型树状气泡泻掉压力而不能抵抗上部地层重力而发生坍塌。这种地震的震级是非常巨大的,不仅在气体爆发区产生地震,而且会在其他巨型树状气泡区会发生坍塌。可以肯定的是,虽然他们有相互依赖关系,但两种地震不会同时发生,不太远处的坍塌型地震会因为地层结构改变相对较慢而延迟发生。
地层巨型高温高压气泡释放高温高压气体以后,原来地层具体会发生什么样的地层力学效应和现象,一切皆与地层结构和物质组分呈相互依赖关系。
3、超巨型高温高压气泡特性与形变
地震记录表明,大多数在地下10~20km的地区所形成的大地震对地表破坏最为严重,而且这一深度范围的地层中也最容易蓄积导致地表遭受极大破坏的高能量。我个人认为,这一深度地层可能在地质结构和岩石塑性方面存在其特殊性,也许这类地层岩石性质处于半流态与刚性转化之间。其实岩石的这种状态在地球不同区域分布是不同的,有的地区可能会距地表深达80km以上,而有些地方可能只有10km不到。当然,岩层的物质组分的不同,更决定着这些岩石的熔化温度和塑性与刚性转化特性。
地层中介于半流态和刚性转化阶段岩石层是很容易为高温高压气泡侵蚀和造型的,他们直接影响到高温高压气泡在这类岩石中迁移和缓慢向上飘逸能力,甚至在转运中会像变形虫一样为岩石所塑造为各种形态,甚至是葫芦形、锤形、线性、倒置的长柄球形烧杯状体,树状分叉型等等结构。当然,这种造型因为地层物质的强大阻碍作用,进展是极其缓慢的,但在高温高压气体转运过程中足以造成同各类气泡的合并和整合,同时因为物质交换而在地层中可以不断对高温高压气泡中气体成分不断进行改造。所以,这一地层的气泡分布是极其多样性的,不仅数量非常众多,形态千姿百态,而且也容易通过地幔中高温高压物质的活动形成不同物质属性的巨型高温高压气泡结构体。
气泡体积越大,深陷地层需要承受更大的地层压力,其所累积的能量也就越大,其释放能量破坏地层的能力也就越强,强烈地震更是超巨型化高温高压气泡所形成的,那么,造成大地震的超巨型高温高压气泡结构体是什么状态呢?那些巨型化高温高压岩层气泡,应该半定型化地形成在岩石可恰好转换为刚固性结构的界面附近。即是,它们至少有一半以上的空间是处于完全固化的岩层中,而少部分还留存在可稍微流变的岩层中,甚至底端还可能存在与地幔层相沟通的通道。这些气泡的形态不会是球状的,而可能是极其扁长的空间而纵向镶嵌在岩石中,甚至从更远处看近似线性体,或如白杨树形态,它们上端连接多个裂隙分叉入连接地表的岩层中,尽管它们的树杆形直径可能存在十多千米或更大的尺寸。这样的超级巨型化气泡上部是基本定型化的状态,不会轻易改变形状,但底端部分处于可半流变的岩层中会随时存在形体的改变,有时候会被岩流撕扯而形如变形虫一样缓慢蠕动变形,近如我们随意揉捏气球一样可以进行形形色色造型。这种地质运动本身也随时因为地层物质能量流动方式和压力变化改变着高温高压气泡的大小、内在的压力和温度。
地幔物质的流动存在强大的撕扯力量,可将地幔附近的超巨型气泡挤压、变形而将几个这样的树杆状管道型气泡在底部连通起来。地幔物质近似熔融状态,并非我们认为的那种不存在杂质的高温高压流体,而是裹挟着大量的高温高压气泡一起流动。在地幔高温高压气泡输运中,这些超级巨型高温高压气泡更容易在底端部分截流地幔中的大量高温高压气泡,使得地幔气泡中的气体由缓慢飘逸流动而被固定下来,巨型化高温高压气泡中的气体被多次整合,从而形成更大容量的超巨型化高温高压气泡。如图3为介于地壳岩石并深入地幔的超巨型高温高压气泡示意图。
图3
介于地壳岩石并深入地幔的超巨型高温高压气泡示意图这种超巨大树柱型高温高压气泡,无论它的上部如何被岩石锁定,但是,当他收集到越来越多的地幔气泡时,整个超巨型气体会根据物理的、化学的性质进行整合。同时,包容这种高温高压气体的气泡内壁附近的岩石也会发生物理的、化学的再度变化,有的因高温熔化而成为流体状态,有的同气体发生反应而生成新的物质,还有的物质会在高温状态下分解而以侵蚀的方式破坏掉岩石的稳定结构。
特别是这种超巨型气泡的顶部岩石,如果含有大量的碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐等成分,那么温度的提高将是致命的行为。因为,岩层中的碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氟化物等会在高温环境中分解为二氧化碳、五氧化二磷、二氧化硫、氧化氮、氟化氢等气体,这些较高温酸性气体具有更加严重的侵蚀性,通过改造所接触到的岩石,岩石性质就会发生根本性变化。这不仅大大增加了气泡中的气压,而且高温高压气泡的内壁会变得更加松软而多孔洞,大小不等、长短不同的孔洞继续被气体深入侵蚀,还通过传递能量升高温度将邻近岩层同类物质分解,这样,整个岩层就变得极其松软而不牢固,巨型高温高压气泡的顶部为高温高压气体改造的气孔会越渐深入到高层气泡中,层层推进也就越来越抵近地表。千里之堤溃于蚁穴,这个道理我们都是明白的,何况是高温高压更具侵蚀能力的气体呢?
高温高压气泡连通地表后,气孔会迅速由小到大,孔道内的岩石会迅速带出得越来越多,最后,造成岩石崩裂和断裂带再次被撕开。不仅是地层中的巨型气泡,而且是所有的气泡破裂都是这样的原理。所以说,在那些地层高温高压巨型气泡存在的地层中,地质结构多孔洞状,甚至存在多个孔洞日久相互扩大而融合在一起的情况,为下一次地震的形成储备着地质条件,地质结构是相当不稳固的。这也是历史上那些地震带地区地震多发的重要原因。
我们研究强烈地震除了当注重高温高压气泡自身所积聚的极高能量以外,我们还必须深刻关注这些高温高压气泡中气体的成分。
一般来讲,这些巨型高温高压气泡内的气体是经过多次整合才形成的,高温高压气泡越是巨型化越是被整合多次,而且其成分一直受到所在地层温度的严重制约。比如说,极高温情况下,水蒸气一类气体会分解为氢和氧的单质混合物,两体积水蒸气分解为二体积的氢气和一体积的氧气,气泡内的压力无疑会更大,但分解需要能量,如果达到某种内能平衡后,气泡内水蒸气分解为氢、氧单质的能力,与氧、氢结合为水的能力形成为一种动态平衡状态。
如果存在这种氢、氧单质的高温高压气体混合物,在上升到低温区域时,氢、氧反而又会迅速再结合为水,同时释放巨大量结合能。我们知道,气体冲向上一级浅层气泡区的通道打通以后,接触岩石面的氢氧混合气体因温度低于水的分解温度点就会快速自动结合,这样会使得通气道迅速在温度提升中爆炸性扩容,直到将结合能全部释放到新的气藏空间。
接近地表的那些气藏区的气体温度相对都是比较低的,当接纳巨量的氢氧等结合能以后体积和气压呈几何性暴增,甚至温度提升到能快速分解水的情形,这样又可以容纳来自地幔气泡中呈单质的氢氧混合气体。不过,很快地,重复先前的气体释能方式在超过地层锁定极限以后又开始了,这样自动在地层通道中连续不断地形成强烈爆炸性的气体喷发方式,无疑对地层的破坏和推挤更具杀伤。这种超高温爆炸性混合气体一层层向外推射,因为地层空间的极大限制,也意味着连续一层层向上做剧烈爆炸性喷射撕裂状挤压性溢出,其过程非常复杂。爆炸产生的能量可以轻易将浅层岩石溶化,也同时在不断深刻地通过爆裂性挤压打破地层整体性空间结构。所以,我们说强烈地震具有更加深层次的物理、化学和能量转换机制。
如果在某一超巨型化气泡中,比如,地幔中某一物质流温度极高,其所携带的高温高压气泡体积量十分巨大,氢、氧单质气体特别丰富,当它运动中突然机遇到绝大部分嵌入地壳中的超巨型高温高压气泡时,由于这些气泡环境温度相对较低(远低于水高温分解的温度点),地幔物质流中巨大的高温高压气泡冲入后,氢、氧就会因环境温度低得多而迅速结合为水,超巨型气泡突然内能极度增大,引发整个巨型气泡爆炸性释放能量,从而将维持超巨型气泡的地层结构彻底破坏,这就形成了地层深层的高强烈度地震。
当然,也有可能是嵌入地壳地层的超巨型气泡中氧气非常丰富,而来自地幔中高温高压气泡含有丰富的氢气,超巨型气泡环境温度较低(远低于水高温分解的温度点),气泡整合过程中必然会发生剧烈爆炸。或者是,嵌入地壳地层的超巨型气泡中氢气等非常丰富,而来自地幔中高温高压气泡含有丰富的氧气,超巨型气泡在整合过程中也必然会发生剧烈爆炸。
总之,地幔极其复杂,各种剧烈的地层活动都是可能存在的。我们认为,地层深部的强烈地震可能更多地还是这种突然爆发的方式。
那些超巨型化高温高压气泡始终在不停止地蓄积或转移能量,它们的存在就是大地震的根源。只要它们能找到释放能量的出路,不管上部的岩层是如何的构造,巨型化高温高压气泡的能量一旦超出岩层锁定极限,那就必然会从岩层中最薄弱环节处撕裂,直至连通到地表,释放所积存的能量而寻求新的地层力量平衡。超巨型高温高压气泡在地层中的活动和能量转移是复杂而多变的,应该是我们长期深入关注和研究的课题。
4、强烈地震的各种效应和表现
我们重点讨论在地下50km以内发生的超过里氏6.0级具有巨大破坏力的地震,因为这类地震对我们生活影响巨大,也最值得关注和研究。通常超过50km的地震,特别是陆地上的地震破坏力相对较小一些。
按我们的大积量高温高压气体摧毁大断层释放巨大能量形成地震的观点,我们可以推导出这些地震应该具有的最为重要的地震特性和表现。
A、地层高温高压气体释放能量必然留下气体痕迹。
因为是以高温高压气体释放巨量能量,那么就会在地震区,特别是中心地带有断裂层和气体释放痕迹。如果沿断裂层瞬间释放地点比较集中,那么表明所蓄积的总能量就比较小,地震的破坏力就比较小;相反,如果沿断裂层瞬间释放地点比较多,那么表明所蓄积的总能量就非常大,地震的破坏力就比较大。
我们总是在一些大地震的强力能量释放地点,能看到巨石的抬升和碎石的冲射证据,以及断层的地表错动或抬升。越是强烈的地震,越是容易找到这样的证据。
当然,由于气体的能量巨大,冲出地表后也容易扩散,我们可能在这些地方不容易获得气体的采样。但是,根据不同气体会留下不同的痕迹,我们可能还是容易找到他们的某些细微特征性痕迹。不过,目前这方面很少有人研究,所以,不同气体冲击所留下的痕迹例证是很少的。
但是,我认为,由于地震是深部气体的快速释放,这些气体还是极不同于我们地表空气的性质。他们肯定具有一定的放射性,在冲击释能过程中,一定会在气体集中释放的地方出现较为强一些的放射性。由于温度很高压力很大,一些容易熔融的物质也可能会有所存在。
此外,不同性质的气体,因为成分不同,扩散后对人的感受也不尽相同,有些地震发生后可能会在当地空气中释放出一些奇怪的味道。如果是水蒸气,那么没有多大味道;但如果含有硫化氢,那么在顺风的方向就会有一些臭鸡蛋的味道。如果发生这样的情况,我们不能简单地归结为地层开裂后释放的地下某处位置的储存气,而完全可能就是来源于深层的超级巨型化气泡。
B、地震后余震的频繁出现。
由于地下有多个空隙储存高温高压气体,能量释放先于地层薄弱地方开始,一次性释放能量以后,会造成地层下其他多个地方空隙的高温高气体迅速通过固有通道进行能量输送和补充,这样就会使得最初发生地震的地方因地层断裂而严重结构松散不稳,更容易发生释能现象,造成断裂层的多次错动、扭曲和被破坏。
有一个很好的物理例证可以解释这一现象。我们用茶壶烧水,水开锅以后产生大量蒸汽,因为茶壶盖接触壶口面的摩擦力比较大,蒸汽首次冲动茶壶盖需要较大的能量,而后壶盖摩擦力减小,而壶中不停止地产生气体,在一次又一次克服壶盖同壶口接触面的摩擦力所制造的锁闭极限之下,壶盖会不停地开合放气。瓦特发明蒸汽机也是这个原理。
我们遭遇一场大地震之后,总是要经历更多的余震,为什么会有这样多的余震呢?就是因为地层下面存在太多的空隙空间。这些空间通过大小不一的通道联通,当地震释能以后,不同流量和能量的高温高压气体补充到地震区域,如此地下储能机制和所造成的更加有限的缓冲能力,致使松动而不稳定地层构成的极其有限的地层应力平衡临界再次被打破,这就形成了不同时差的小地震——也就是我们说的余震。
大地震发生以后,余震不停止地发生,表明地下空隙所储藏的高温高压气体量很大,同时,余震越多还表明地下所存在的可以相互沟通的气藏区越多,即是表明该地区地下地层中岩层气泡数量众多。这说明该地区具有多次地震发育的地质条件。
同时,地层地质的稳固性也同样需要多次调整,才能恢复因巨大藏气空间破裂而失去的地质平衡结构。内部岩石的垮塌、填充、挤压和错动,将原有地层中的巨大气泡空间重新布置出能相互平衡的地质结构。这个过程也不可能一次性完成,而同样需要多次地质结构整合。那些地层气泡越大所引发的地震,其地层结构恢复无疑需要更长的时间和更多的余震。不过,我倾向于小级别的余震属于地质结构调整(包括地质错动和塌陷等),而较大的余震可能多属于气体再喷发类型。
C、地震波以及声光电磁现象的必然存在。
在地震释能时,高温高压气体从薄弱断层突然冲出,形成地层断裂处急速抬升,而后断层又因重力而复位。初始的断层破缺处的抬升,造成上下振动,同时使得板块向裂隙两边剧烈挤压,而后气体释放中随气体压力大小往复而力图复原,从而产生出复杂的纵波。复位的过程中因为断层受到形变、挤压和移位,造成了地层断裂处不能完全复原,必然出现多次的断层相互错动、挤压和撞击破坏的重力适应,这样就会产生出复杂的横波。
如果气体释能近如阀门时开时关的情况,那么,这种地震的出现就会表现得更加多样性,尤其是地震波将会非常错综复杂。可能会出现纵波和横波复杂交织和叠加的情形。这是我们需要注意的地方。事实上,大部分地震越到后来都应该是横波和纵波相互交织的情况,因为来自地层深处的通过高温高压气体形成的强烈地震释能通常是不可能一次性完成的。在一次性地震释能的中后期,高温高压气体释放能量与地层重力复位可能会同时存在。
我们知道,高温高压气体通过薄弱断裂层向外冲击,必然会同断裂地层强烈地摩擦,这一过程中会自然产生强烈的噪声和电磁现象。
音频方面,如果能量越高,则高压高温气体冲击断裂层的速度也会越快,所产生的音频频率也会更高一些。如果能量较低,高压高温气体冲击断裂层的速度也会相对较慢一些,则产生的音频频率就相应地低沉一些。如果气体流量较大,故而音频强度会比较高,持续时间也会比较长;相反地,气体流量较小,则音频强度也会相对较低,持续时间也会相对较短。不过,还有一个方面,就是如果地震来源地层比较深,那么在近似频率和强度下,经历时间越久越证明地震能量越强大,藏气空间越巨大,否则,就属于强度比较小的地震,表明藏气空间也相对较小。
高温高压气体冲出地表之后,还会和空气摩擦,产生不同一般的近如响雷般的声响。对这种声音的强弱、长短、尖利的判断,也可以确认地震的大小。不过,这种声效主要通过空气传播,因此可能传播到比较遥远的地方。完全可能存在的是,能量极高的高温高压气体冲出地表之后,还可能因为爆发速度极快,而如我们看到的大型火山爆发那样能够观察到冲击波的存在,尽管人们的捕捉能力难以实现。
不过,由于地震中大块断裂层释能后的重力复位,或反复交替释能和重力复位,断裂板块重量巨大,其振动频率都不是很高,所以在高温高压气体爆发型冲出之后,紧接着就会出现地震次声波。这种波传动方式不同,会沿地层传动到很远的地方。
在电磁效应方面,地震所产生的光电效应是完全存在的。尤其是高温高压气体最初爆发性冲出薄弱断层时,因为摩擦地层,电磁效应应该是强烈的。如果是在阴暗时段,应该能够看到发光流,甚至有电磁波发射。不过,我们对地震电磁波的研究和记录还是比较少的,也许还没有科学家对此方面有所关注。
如果气体喷射得极高,而且本身又携带有一定放射性电荷,就容易造成局部空气电离。如果在夏季雷雨季节,就可能形成巨型闪电。当然,这种偶发现象也的确是存在一定几率的。不过,这类地震释放巨量高温高压气体所造成的闪电还没有比较认可的资料。
不仅如此,来自深层气体的放射性携带大量电荷,加之同地层快速摩擦产生的电荷,在高压高温气体流经的地层中会产生强大的电场。与此会发生许多强电场下的电学现象,比如静电击穿出现的闪光等等。
还有一个非常重要电磁现象,那就是地震出现时会产生强大的变磁场。为什么会产生强变磁场呢?道理很简单,因为自地层深处喷出的气体携带有大量的电荷一路流经裂隙,气流量越大,电荷就富集越多,这种巨量电荷的移动就会产生强电流,自下而上的强电流就会产生出环形的强磁场。加之这种携带电荷的气体流量不是非常稳定,时大时小的情况就可能产生出时强时弱的电流,因而也就存在变动的强磁场。尽管强磁场是变动的,但那也是非常强大的,距离地震中心越近的地方越能感触到这种强磁场所带来的电磁效应。这样,与此相关的磁记录仪表、收音机电视机等电器、或者相关的电学测量仪表等可能都会瞬时失效,如指南针等一类甚至会出现反复反常性地震动,甚至一些铁钉、铁器等会表现出被吸附、抖动或自动移走等现象。此外,还有可能出现金属材质电筒等手工用具自动导电现象,电灯出现忽明忽暗的增亮情形,强电路突然性跳闸,安全电路接点意外性自发产生火花,马路红绿灯突发性失控等等表征。
D、地震对气候的影响。
强烈地震中因为高温高压气体释能造成薄弱断层的挤压、变形和错动,能量的释放必然对当地气候造成影响。
首先,高温高压气体冲射向空中,气体能量的扩散就会对空气流动产生影响。这种能量扩散和气体流动会首先在短时间内对当地的气温有一些影响,并会形成强烈的空气对流,甚至会凭空产生强风等恶劣天气。
其次,如果气体成分中含有相当的水汽,那么水汽的冷却凝结就会大大增加当地空气中的湿度。这样,突然的高湿润气候条件就会给当地,在地震后两三天内造成雨雪天气等。
第三,来自地层深处的高温高压气体带有一定放射性粒子,而且和空气摩擦也会产生电离,从而对当地空中的云电分布具有很大的影响。这方面就会造成当地较长时段的气候变化。如果释放气量不是很大,加之当地地形中没有太多高山峡谷阻挡,那么长时间影响气候的几率就不大。
以上完全是基于我们的地震动力模型所推导出的,影响气候较大方面的结果。
5、强烈地震所释放能量和预报
我们对于地震释放能量的大小,一般都是采用非定量的估计。我个人觉得,通过对地震本质的认识,我们是可以通过一些可靠的标识来为地震所释放能量进行比较准确的计算。
我个人倾向于这样的观点,即可以通过对地震波谱的特征识别,建立新的可同火山爆发规模联系起来的地震能量计算标准。不过,关于这方面还需要做出许多通过观察和经验总结的工作才能实现。
首先,我们需要对各种类型的活动火山进行数据采集,火山喷口的大小当是提前做的工作。然后,我们应当安装计量设施,通过数据采集来确证火山爆发时流体的喷射速度和物质密度。当然这个工作做起来就不是那么简单的了,有些设备可能最简单也是需要通过风筝或无人机挂载观测设备来进行。此外,我们还需要对火山爆发前地震的情况作记录。整个能量应该是火山喷发物携带的能量和地震能量之和。但是,我们基本可以确定的是,这类地层最大的地层平衡阀值,即是火山喷发的能量限制。
高温高压气体释放形成地震的理论模型,对于地震的预报具有十分积极的意义。不仅可以加强临震预报,还可以加强长期预判性预报,尤其是可以大大提高地震预报的准确性。目前,地震预报方面,像日本等地震多发的发达国家已经实现提前两分钟左右的临前预报,但是,要做到提前10天或半月以上的准确预报还是非常困难的。因为对地震成因不清楚,相关的监测就不可能做到有针对性。可以说,他们所依据的模型做出的这种临震预报已经十分精彩了。
不过,按照我们的地层高温高压气体造成薄弱断层破裂、变形和错动而释能的地震成因模型,我们基本上可以实现提前半月左右的地震范围预判性预报,而且具有很高的预报准确性。
自汶川地震以后,我国西部地区的几次大型地震,就我个人的理论推演,基本上没有失误性预判。大体都是可以提前十多天实现我国西部地震的预判性预报。
关于地震的预报,基本上是根据我的地震模型来做的。以后适当时机,我们再进一步来细谈这方面的问题。
6、地层高温高压气体释能地震模型的应用
地层高温高压气体释能地震模型的应用范围是比较广泛的,不仅仅局限在对地震的研究和预报方面,而且还能够应用于大型地层深层能源利用、污水处理和石油天然气潜藏开发利用等项目上。
我们先说说大型地层深层能源如何利用吧。
前面我们已经介绍了地层下一定深度有高温高压气体潜藏空间,尤其在地球板块断层附近,这种情况是比较多的。我们可以通过探测和工程建设利用这种地下能源。
我在这里简述地层深层能源利用方面很有前途的两种方式:一种是深层能源直接利用法,另一种是同时加注水煤浆或水体后通过地层深层进行物质转化间接利用法。
我们这些能源利用项目是有基础条件的,一是足够高的地层温度,二是有足够大的地下可容纳空间。
深层能源直接利用法:我们找到这种地下结构空间后,我们就可以通过钻探打通它。如果高温高压气体非常丰富,就可以通过引导高温高压气体加热循环水,让加热产生的水蒸气带动蒸汽机进行发电。从环保的角度出发,对于来自地层深层的气体最好还是引回到原有地层。如果经检测和处理,该地层深层气体的放射性较弱,不足以对环境产生危害,那就可以在通过减压后带动蒸汽发电机发电后释放。
通过地层深层进行物质转化间接利用法:我们可以通过加注水煤浆或水到这些空间,然后,水煤浆可以形成为水煤气,水可以形成为水蒸气,这样,我们的利用就可以扩大到更大的范围。如像产生出了水煤气,我们就可以通过管道引导到各个使用部门,其作用不仅仅限于燃烧加热循环水来发电,还可以用于居民生活燃料,也可以用于大型化工厂的生产环节。
不过,需要注意的是,地层深部高温高压气体的特殊性,是需要极其完备的高技术才能开采利用。除了攻克深度地层探测、地层深度钻探的难题以外,物质流注入、高温高压气体引流和控制、环境保护都是非常难以实现的。至少,人类现实阶段还不太可能展开这方面的工程利用研究。
污水处理方面如何利用呢?
我们需要的同样是高温高压环境,我们可以将高度浓缩的污水注入这个地下空间,那里的高温高压就会将他们分解,于是我们就将污水尤其是难以处理的工业污水得到了处理。我们甚至可以将污水注入地层深层的空间,那里的高温高压环境,不仅分解掉污水中难处理的物质,而且我们也可以像注入水煤浆一样将气体引导到地面,再结合发电等进行综合利用。不过,在这方面是否会对地层和地下水造成污染,是否引发地震,能否真正实现环境清洁化处理,等等,人们还是会有很多疑虑的。当然,目前也无可能实现的技术手段。
我们处理污水和能源利用最好通过科学方法将深部地层能源引导在地面上来进行。比如,以特殊密闭方式转化出高温高压气体引导到地面用于加热污水,使之达到超临界水的范围,以此来氧化分解污水,使污水得到很好处理。这种方法也最为符合“尽可能小地影响环境而从事人类工程”的科学理念 。
除了能源利用以外,按照地层高温高压气体释能地震模型,地层深层潜藏有高温高压气体,这些气体成分可能主要是氢气、氦气、氮气、氧气、水蒸气等等,但氢气、水蒸气应该占有更大的成分。由于地层经常发生变化,埋于地下浅层区的某些煤层可能会在某些情况下发生位置移动。比如,在多次地震活动过程中,通过地层的错动和扭曲,这些浅层煤层区具有某些埋向更深的机会。这样,煤层深入到深层后,就可能会机遇到深层高温高压气体,特别是含氢的高温高压气体。这样的情形下会发生什么事件呢?那就会出现大范围的物质转化,煤炭和高温高压水蒸气、氢气等化合,最终生成天然气和石油物。如果煤层量和高温高压的水蒸气、氢气等都很丰富,最终还会逐步形成很有藏量的石油天然气矿区。这就是我们要定义为的石油矿藏断裂带煤层深压形成模型。
这就是说,我们的石油天然气形成理论可能需要一些修改,在我们地球的板块断裂带附近更容易生成和找到石油矿。我们知道,地球的板块断裂带是不固定的,是会有所发展变化的,也就是说,经过百万、千万、亿万年以后,板块断裂带不可能完全重合昨日的故事,这就为我们需要的那些石油矿藏形成创造了很好的条件。板块断裂带周围地下存在大量的空洞空间,那些高温高压气体释放以后,板块断裂带冷却并转移到远离新的板块断裂带地区后,那么,原有所形成的这些地下空穴和裂隙就构成了容纳和汇集石油矿藏的绝好空间。因此,我们找寻石油、天然气、甚至可燃冰矿藏,也许需要同地震频繁发生地区结合起来进行。
如果这个新的天然气、石油矿藏形成理论得到证实,那么我们的那些地震频繁发生地区不仅不是可怕之地,而且还是将来人类生存所依赖和更加注重开发的地域。
依照石油矿藏断裂带煤层深压形成模型,我们也发现世界上所有石油矿藏丰富的地区,其地震发生率都是相对比较高的。不过,还需要有一个条件,那就是这些地区也曾经有丰富的煤层。
像冰岛地区,这里地表有丰富的泥炭,这里还有频繁的火山运动,如果通过漫长的地层运动,将来这里也可能会成为快速新生的石油矿埋藏区。
此外,我们还可以根据这一模型合理解释诸如地下突发怪叫、大西洋魔鬼三角洲飞机行船神秘消失等等一系列自然界的神秘现象。甚至,有人认为,我们对于飞碟现象也可以有另一种解释,即由地下高温高压带电荷气体从某处缓慢喷发出来所形成的带电气团。
7、讨 论
从这篇文章的分析可以看出,我们的地震包括火山爆发,都是由于深部地层内高温高压气体造成薄弱断层破裂、变形和错动而释能所形成的。我们过去一直对地震的成因不清楚,存在多种地震成因说,都是由于地震活动的复杂性所导致的。
我们地球内部所产出的物质成分是相当复杂的,就是气体也是这样的。比如,在地层深部的高温高压气体中,也是可能存在诸如氟化硅物质的。假如这种含氟化硅的气体自地层断层冲出,如果在断层裂缝中同时遭遇到含有氢氧化钙、碳酸钙等这类物质,那么会发生些什么呢?氟化硅就会在经历或滞留裂缝过程中同氢氧化钙、碳酸钙等这类物质迅速发生化学反应,从而生成氧化硅和氟化钙等物质。地层缝隙中这些物质的流动和堆积,比如二氧化硅有的可能会变得非常纯净,但大多数可能会逐步融入一些离子。我想说的是,这种苛刻的条件往往能够生长出我们所认为珍贵的石英晶体和各类宝石。当然,能形成宝石结晶的地震震级恐怕还不能太高,可能需要的含氟气体释放时间也相对要长一些,这就是说,不仅地层断层结构非常独特,而且含氟气体的氟浓度、以及气体高温高压参数都是有其特殊范围的。不过,也有可能存在某一连通地层深部高温高压含氟气泡的通道直接同地表串通,它们一度时期缓慢释放高温含氟气体,于是在裂隙中累积出更多量的石英类晶体物质。从这个方面讲,那些宝石晶体存在的地区也为我们研究和分析地震提供了理论上的另一种支持。
我们认为,那些所在地表形成的硫磺矿,也当是如石英晶体形成的机制。那是因为含有硫化氢的高温气体缓慢溢出地表,同空气中的氧气接触,最后形成了细粉质硫磺,最终遗落在地表储存起来。
也许地球内部所产出的气体还有更为复杂的成分,它们的存在会直接推动某些矿物的形成。如含氟、含硫等高温气体都对一些物质具有侵蚀性能,我们认为,还一定存在气体侵蚀性致使物质相互转换而形成的某些种类矿藏,包括深部高温高压气泡内壁遭侵蚀而形成的独特矿藏。
比如,我们还知道有一种六氟化铀的气体化合物,它可不可能通过地震释放而如水晶石形成一样停留在某些断层呢?如果有这样的情况,对我们探找铀矿也是有很大帮助的,且不用说对人类解决能源危机具有一定意义。
我们设想也许还存在一种与巨量高温高压气体缓慢释放能量相关的地震。如果地层结构比较特殊,巨型高温高压气体通过一种特殊的通道联通地表释放能量,甚至存在一种缓冲减压的通道,使得这种气体释能方式缓慢而优雅,那么有可能会在地下巨型气泡消能后地质结构因重力发生调整,于是就会出现一种消失掉巨型气泡空间的地震。当然,这种地震不及瞬时气体喷发释能激烈,而且它还可以对地下地质进行结构修复和稳定性加强。这种地震有可能发生在地球早期形成的断裂带而今已成过去的那些地区,尽管我们还是将它们定性为地震活动带上。
在地层中高温高压气泡储藏、撕裂地层、能量转移和加热环境、不同气体对地层物质的侵蚀、地幔中超高温高压气泡中气体成分等研究方面尚有许多课题值得深入研究。比如,地层高温高压气泡分布构造和形变,地幔中气泡分布和输运过程,不同地层对能量转移和气泡融合整合过程,不同地层结构对高温高压气泡的平衡和适应,不同高温高压气体撕裂地层的深度和方式,等等。希望各位有志于地震研究的同仁多加关注。
在这里,我还想对地幔与地壳之间存在的界面提一点自己的看法。我认为,这个界层不仅是存在的,而且它们就是由大大小小、疏密不同的高温高压气泡构成的。还有许多高温高压气泡就是上部固化入岩层中,而下部深达地幔,将地幔层和地壳层岩石连接了起来。这些高温高压气泡因为岩石层而被限制在地幔与地壳之间,从而会形成诸多的物理和化学的效应。我们的研究表明,不仅火山喷发和大地震与此直接相关,地震波容易在此界面被反射直接与此相关,而且地球磁场的形成、地核的转动和地球自转不同步等等都与此有直接关系。关于这些方面,因为涉及到地层高温高压气泡,所以我们必须略作说明,但是,详细的表述还需要以后来进行。
我曾经提出过一个假说,即是,随着地球发生许多次周期性膨胀和收缩以后,地球内部可能会变得越来越冷,地球膨胀的间隔和幅度有可能会随时间延伸变得越来越小,而收缩的幅度可能会变得越来越大一些。这种情况,可能近似于我们将一个刚性小球从某一高处落下,小球撞击刚性地面弹回到一定高度,但每一次碰撞都会使得小球弹回的幅度减小,最终小球会停止下来。如果地球周期性膨胀和收缩是这样的情形,那么,我们所关注的出现在那些地震带上的地震也可能会越来越趋向减少,尽管地球的地震活动周期依然存在着。
地层高温高压气体造成薄弱断层破裂、变形和错动而释能的地震成因模型看来是很简单的,但是它所负载的信息量却是丰富的,而且用之于比对已发生的那些地震所表现出来的各类现象也非常吻合。我提出这个模型,希望得到有志于地震研究的学者们再做进一步的评判。
科学研究论文来不得半点虚伪,必须实事求是,否则,那就是满纸谎言和废话。这样的文章,不仅会贻害社会,而且也是糟蹋自己的光阴和人生。我们必须旗帜鲜明地反对弄虚作假。
最后,我借这一角想说一下。我们这些非官方性质的各类科学爱好者,或者说科学研究者,我们其实在官方各类部门看来就是 “科研野鸡”,甚至是被定性为“科研胡子”的。因为我们没有能够掌握分配科学研究所需要的资源的能力,我们不成功的科学研究就会被耻笑为“科研野鸡”行为;而如果我们有了成功的科学研究,我们又无意中在事实上做成为了讽刺、贬损和杀伤那些霸占国家资源或直接说操纵公民血汗的官方这个部门、那个研究院们的眼中钉、肉中刺的“科研胡子”。中国民间科学爱好、研究者正是有这样的艰难环境,所以,我们更应该团结起来,即便我们仅存有科学救种的态度和尝试,那也当积极努力、团结奋斗!
但愿我的这篇文章,在官方人士哈哈大笑过后,还有些国人能够看到我确实有救种于科学的意念和艰辛。能获此一评,也就足矣。当然,我也希望以后还能有排除万难搞定衣食住行之后的余力,将我更多的科学念想和研究整理出来供大家斗争批判。
谢谢各位同仁的关注!
2013年6月30日至7月1日写成 又于7月4~6日修改
参考文献
[1] 李安宝 东非裂谷“开口笑”,地球可能在膨胀 科学人网站
http://www.sciencehuman.com/party/focus/focus2005/focus200512z16.htm
[2] 地震的成因(续) http://wenku.baidu.com/view/9d491eec19e8b8f67c1cb9d2.html
[3] 地 震 百度百科 http://baike.baidu.com/view/781.htm
[4] 宇航员太空拍下火山爆发冲击波(图) 新浪网
http://tech.sina.com.cn/d/2009-06-23/09043202949.shtml