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水循环与同源论新进展：火山地震活动的动力源于地幔遇水膨胀: 杨学祥 2019-3-5 07:23; 水循环与同源论新进展：火山地震活动的动力源于地幔遇水膨胀关键提示：海水进入地下，导致地幔密度降低，体积膨胀，形成地震波低速地区，伴随温度上升和体积进一步膨胀，导致热幔柱因增温而膨胀上升，冲破表面地壳形成火山和地震。这是海沟和大洋中脊是最强地震带的原因。据英国《每日邮报》报道，日前，美国华盛顿大学一项最新研究表明，伴随着海底地壳运动，数量惊人的海水正涌入地球内部。科学家通过布置在马里亚纳海沟的海底地震仪发现，大陆板块与大洋板块间俯冲带被灌入的海水量是预计的 3 倍。这为我们的观点提供了确切证据：数量惊人的海水正涌入地球内部，并在地下受热膨胀，为地震火山提供了确切的爆炸动力。我们在 2016 年就提出，地震和火山动力同源，全球地震带和火山带几乎完全吻合。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1158408.html 地球表面每年有30亿立方米的水消失不见，它们去哪里了？原创仰望星际 2天前地球是太阳系八大行星之一，也是唯一有智慧生命的星球。从太空看地球，是一颗蓝色的美丽星球，是那么的光彩夺目。地球之所以能够成为生命星球，跟地球表面有大量的液态水有密切关系。水是生命之源，地球的生命诞生于海洋，包括现在的陆地生物，其实也是从海洋生物进化而来。而地球海洋的面积占到了71%，可以说是一个充满水的星球。海洋不仅有丰富的鱼类资源，而且还是富饶的资源之地，里面的矿产资源比陆地还要丰富，石油，天然气，可燃冰等都有丰富的储量。虽然每年因为海洋而发生的各种自然灾害不少，但是地球生命和人类的生存却离不开水。它是人类生存的重要保障，可是近年来，科学家探测发现了一个非常奇怪的现象，那就是每年地球表面的水似乎在不断减少，这是怎么回事？这里水哪里去了？由于近年来，随着工业污染造成的全球气温不断升高，南北极的冰雪也开始不断融化，正常情况下，海平面应该是在不断上升才对，可真实的情况却不是这样，那么这些多出来的水到底去了哪里？为了弄清楚水的流失去向，科学家决定前往太平洋最深的马里亚纳海沟区域进行相关的数据采集和研究。马里亚纳海沟是地球上最深的海沟，最深处可达11000多米，而且这里也是地震多发带，因此想要搞明白水流失的真相，这里是最好的探测研究区域。科学家怀疑：地球表面每年流失的大量水应该是进入了地球内部。为了寻找证据，科学家利用探测马里亚纳海沟地震波的数据。通过地震传感器收集到的数据分析，发现了海水大量流失的原因，它们确实流入了地球内部，而且情况比原来预想的还要严重，科学家通过探测发现，地球的海水每年约减少30亿立方米，每百万年就会减少3000亿立方米。那么到底是什么原因导致这些海水流入地球内部的？可能有些人不理解，为什么通过探测研究马里亚纳海沟的地震波数据就可以发现水的去向？其实这个问题也不复杂。我们都知道，地震发生的时候，会有回声在地壳中回落，这些回声就像一个钟，通过岩石来回传播。如果是正常的岩石传播，那么传播速度也属于正常。可是，科学家通过跟踪这些回声，却发现它们的速度比平常要慢很多，这说明岩石已经不再纯洁，里面掺进了其它的物质，导致传播速度变慢，而这个进入岩石内部的物质就是水。地球表面的海水渗入这些岩石中，有的与矿物质结合成了晶体。正是岩石的内部发生了变化才导致地震回声的速度变慢。地壳之所以会不断吸走海水，是因为板块在相互摩擦后会发生弯曲和裂缝，这些海水顺势被吸收到地壳中，地壳的运动越剧烈，吸走的海水也会越多，这种情况在地球的数十亿年历史中，一直在进行着。因此我们完全不用担心，地球表面的海水有一天会被吸干。事实上，地球的水循环不仅表面在大气层和地面之间，而且还表现在地表和地下之间。只不过大气层和地表之间的循环，我们能够直观看到，通过蒸发下雨的形成进行，而地表和地壳之间的水循环则比较隐蔽，如果不是人类进入科技时代，有了科学仪器的帮助，还真发现不了。虽然人类现在的科技，已经走出地球开始探索宇宙，但是我们对地球本身的情况了解还是有限的，尤其是地球内部的情况，我们更是了解得非常少。自古以来，一直有流传地下世界的说法，传说地球内部并不是一个实体，而是有独立的空间，也在地下海洋的存在。现代，也有科学家认为地球内部可能存在着一个巨大的地下海洋，地球内部的海洋和地表的海洋形成了一个循环，太平洋有一个无底洞，每天都会吞噬大量的海水，科学家通过各种探测都没有在海洋中找到这些被吞噬的水，说明这些海水有可能是流入了地下海洋。当然，我们对地球内部的认知都是一个高温，高压的环境，认为地球内部不可能会有海洋的存在，但是近年来科学家通过不断探索研究，认为地球内部也是分不同的空间层，不可能都是那种高温高压的情景，有可能在地球内部的某一层就是一个中空的状态，里面是另外一个世界，有着巨大的海洋，也生存着地下生命。不过，对于地球内部海洋和生命的说法，目前还只是人们的一种猜测，想要搞清楚这些，还是需要未来人类科技的不断进步，等我们有能力进入地球内部，就可以完全搞明白地下的情况了，不过以人类的科技，想要实现这个还需要漫长的时间。 http://www.yidianzixun.com/article/0LPMiFTs 作者：A. Lin 来源：《科学》发布时间：2016/11/28 10:43:47 科学家揭示火山与地震新关系地震与火山是对亲生兄弟，它们之间存在着紧密联系。研究发现，阿苏火山可能阻止了4.16日本九州岛地震的传播，这为研究者提供了一个良好的契机探索火山与地震的关系。日本阿苏火山，世界上最大的活火山之一在攻破火山之心前，地震会因熔岩而“收手”。近期一项研究认为，阿苏火山下的岩浆房可能阻止了2016年日本熊本县地震的传播。该研究深入探讨了地震和火山之间的相互作用，或能解释阿苏火山于10月发生大爆发的原因。作为地壳构造板块缓慢运动的产物，大地震和活火山是两种密切相关的现象，其发生地点常常十分靠近。即使相隔甚远，大地震也能够触发火山喷发。地下岩浆体能够影响火山区地质断层的模式及分段。尽管这些关联存在，研究地震与火山相互作用的机会却非常少。同时，地质观测的缺乏使学者对火山影响地震破裂的机制也不甚了解。这使得今年4月16日的日本九州岛地震格外特别。该地震发震地点位于阿苏火山西南仅约30千米，震级达7.1级（矩震级），造成了大面积的破坏。日本京都大学的地球学家 Aiming Lin 和同事抓住这次难得的机会，在主震发生后第二天即前往震中，研究断层破裂及地震对破火山口的影响。研究者结合卫星图像与受破坏的道路及河道的地面观测数据，得出了断层线附近的地面位移。同时，他们还运用地震成像技术来研究地壳的结构。研究团队发现，此次地震沿原有的日奈久布田川断层带（Hinagu-Futagawa fault zone）产生了一条长40千米的狭长地表破裂，其最大水平位移2.45米，垂直位移可达0.9米。他们还发现了贯穿阿苏破火山口的西南至东北向的新断层组。然而，火山口东北边缘附近情况有所不同，地表破裂在突然中断前以垂直移动为主。论文发表《科学》期刊上。穿过阿苏火山火山口的地表破裂（图片由论文作者提供）地震成像显示，阿苏火山的地下破裂在6千米深处不寻常地中断了，此处恰好也是火山地下岩浆房顶部。 Lin 的团队发现同震破裂在破火山口内中断，他解释为地震没法撕裂部分熔融的岩浆房。如果没有岩浆房，地震造成的破裂会更长。而岩浆房的存在改变了周围岩石的应力场，拉张应力导致垂直断层运动。但是 Lin 警告，破火山口下方新的断裂为岩浆溢出提供了新通道，未来可能会导致喷发，产生类似10月8日阿苏火山喷发中的高达11千米的火山灰云。在初步研究的基础上，研究者希望采集更多数据，更全面地研究地震破裂对火山的影响。（来源：科学网） http://news.sciencenet.cn/htmlpaper/2016112810434762241986.shtm 同源论：火山地震活动的动力源于爆炸已有 3057 次阅读 2016-7-28 20:05 同源论：火山地震活动的动力源于爆炸杨学祥，杨冬红日本樱岛火山喷发现壮观羽状云 + 眩目闪电腾讯网 2016-07-28 12:19 报道，科学家推测这座火山下一次爆发将会把 700 万人埋葬在火山熔浆之下，西风将会为本州岛带来大量的粉尘和烟尘。有毒的云将会使周围的岛屿变得无法生存，拯救居住在主要城市的 120 万人口的希望将变得渺茫。据外媒综合报道，坐落于日本九州风景优美的南部岛屿湾区的樱岛火山近日喷发形成壮观景象，不仅有火山岩浆从地下流出，还伴随着多道闪电以及由火山灰组成的巨大羽状云，高达 5000 米。中国四川汶川地震的动力源于地下大爆炸 2008 年 5 · 12 汶川地震后，我国政府投资 2 亿多元设立了一个地震科学研究专项，在发生地震的龙门山断裂带上打了 5 口井用于研究该地震的成因（图 1 ），同时也进行了大量地质勘探和地球物理地球化学测量，由此获得了很多极有价值的资料和研究成果。网友梁光河指出，汶川震区处于龙门山断裂带，该断裂带被松潘甘孜地块和四川盆地刚性这两个刚性地块夹持。研究表明， 5 · 12 汶川地震是一个沿龙门山断裂带从西南往东北方向渐进的一连串地下深部爆炸过程，这个过程持续了近两分钟，中间还有间断。这一爆炸区域被限定在松潘甘孜地块和四川盆地刚性地块之间，后续的余震也在这一范围内。进一步的地质探槽、钻探和测井及地球物理勘探资料分析表明，本次地震的隐爆动力能量来源包含两方面：其一是地下超临界流体相变膨胀爆炸，其二是地下深处的累积负电荷放电（地下雷电）。地震火山动力来源的相似性对比地震火山的动力来源，可以发现两大相似特征：其一，伴随膨胀和爆炸；其二，伴随雷电效应。因此，我们可以从火山喷发的动力来推演地震活动的动力。火山喷发的动力和喷发类型地壳之下 100 至 150 千米处，有一个“液态区”，区内存在着高温、高压下含气体挥发份的熔融状硅酸盐物质，即岩浆。它一旦从地壳薄弱的地段冲出地表，就形成了火山。火山爆发能喷出多种物质。火山是炽热地心的窗口，是地球上最具爆发性的力量。火山的形成是一系列物理化学过程。地壳上地幔岩石在一定温度压力条件下产生部分熔融并与母岩分离，熔融体通过孔隙或裂隙向上运移，并在一定部位逐渐富集而形成岩浆囊。随着岩浆的不断补给，岩浆囊的岩浆过剩压力逐渐增大。当表壳覆盖层的强度不足以阻止岩浆继续向上运动时，岩浆通过薄弱带向地表上升。在上升过程中溶解在岩浆中挥发性物质逐渐溶出，形成气泡，当气泡占有的体积分数超过 75% 时，禁锢在液体中的气泡会迅速释放出来，导致爆炸性喷发，气体释放后岩浆粘度降到很低，流动转变成湍流性质的。如若岩浆粘滞性数较低或挥发份较少，便仅有宁静式溢流。从部分熔融到喷发一系列的物理化学过程的差别形成了形形色色的火山活动。板块构造学说主张板块的运动，是由于地球内部软流圈的热对流造成的。而当板块互相推挤，密度较大的一边会下降到另一边下方，称作隐没，而发生隐没的带状地区称为隐没带或聚合性板块交界。地底的高温会将隐没的板块熔融，形成岩浆。岩浆借由浮力缓缓上升，最后聚集成为岩浆库，就是火山底部储存岩浆的场所。而当岩浆中的气体压力累积到一个程度，火山就爆发了。例如：环太平洋地区的火山，大多为此种火山。有些火山分布在板块的张裂性交界上，也就是两个板块分离的带状地区。在这种地区，高温的地函物质会上升，形成海底火山山脉，称作中洋脊。还有一些火山并不位于板块的交接处，例如美国黄石复式破火山口及夏威夷群岛。火山学家称这些火山是坐落于“热点”上。目前热点的作用机制尚不清楚，但科学家普遍认同热点是由地函底部上升的“热柱”造成。当板块在热点上做水平移动时，便有一连串的火山生成。这样作用连续发生后，会造成一系列的火山岛群，而离热点越远的火山其生成年代越老。火山喷发类型按岩浆的通道分为裂隙式喷发、熔透式喷发和中心式喷发三大类。 1 、裂隙式喷发岩浆沿着地壳上巨大裂缝溢出地表，称为裂隙式喷发。这类喷发没有强烈的爆炸现象，喷出物多为基性熔浆，冷凝后往往形成覆盖面积广的熔岩台地。如分布于我国西南川滇黔三省交界地区的二迭纪峨眉山玄武岩和河北张家口以北的第三纪汉诺坝玄武岩都属裂隙式喷发。现代裂隙式喷发主要分布于大洋底的洋中脊处，在大陆上只有冰岛可见到此类火山喷发活动，故又称为冰岛型火山。 2 、中心式喷发地下岩浆通过管状火山通道喷出地表，称为中心式喷发。这是现代火山活动的主要形式，又可细分为三种：宁静式：火山喷发时．只有大量炽热的熔岩从火山口宁静溢出，顺着山坡缓缓流动，好像煮沸了的米汤从饭锅里沸泻出来一样。溢出的以基性熔浆为主，熔浆温度较高，粘度小，易流动。含气体较少，无爆炸现象、夏威夷诸火山为其代表，又称为夏威夷型。爆烈式；火山爆发时，产生猛烈的爆炸，同时喷出大量的气体和火山碎屑物质，喷出的熔浆以中酸性熔浆为主。 1568 年 6 月 25 日，西印度群岛的培雷火山爆发就属此类 , 也称培雷型。中间式 : 属于宁静式和爆烈式喷发之间的过渡型．此种类型以中基性熔岩喷发为主。若有爆炸时，爆炸力也不大。可以连续几个月，甚至几年，长期平稳地喷发，并以伴有歇间性的爆发为特征。以靠近意大利西海岸利帕里群岛上的斯特朗博得火山为代表．该火山大约每隔 2-3 分钟喷发一次，夜间在 669 公里以外仍可见火山喷发的光焰。故此又称斯特朗博利式。 3 、熔透式喷发岩浆熔透地壳大面积地溢出地表，称为熔透式喷发。这是一种古老的火山活动方式，现代已不存任。一些学者认为，在太古代时，地壳较薄，地下岩浆热力较大，常造成熔透式岩浆喷出活动。这是海沟和大洋中脊是最强地震带的根源。地震的动力与火山同源但覆盖层密闭性强火山喷发类型按岩浆的通道分为裂隙式喷发、熔透式喷发和中心式喷发三大类，显然，火山通道的类型决定了火山喷发的强度：通道密闭性越好。喷发强度越强。如果地下岩浆的通道被完全堵死，无法局部冲出一条通道，长期积累的能量就会引发一场大规模的地震。至于火山喷发前的小规模地震也可以间歇性地释放能量。因此，地震与火山的区别仅仅在于，没有释放高压的安全阀门（即岩浆通道），造成高压锅的整体爆炸（掀翻地壳形成地震），这就可以解释，为什么地震火山具有相同的两大特征：其一，伴随膨胀和爆炸；其二，伴随雷电效应。相关报道地震新知梁光河中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室 Lgh@mail.iggcas.ac.cn 注：本文为纪念唐山地震40周年，由中国大百科全书出版社《百科知识》专门约稿撰写的地震研究新进展。发表在《百科知识》2016年第14期。参见： http://www.dooland.com/magazine/article_883520.html 地震是怎么发生的地震的成因，是地震研究中最为关键的基础理论，它指导了地震研究及地震预测技术发展的方向。如果地震的成因机制不清楚，地震预测就无从下手，更谈不上采用什么预测技术了。关于地震的成因机制，目前还存在很大争议。国外科学家提出的地震成因机制主要有三个假说，分别是弹性回跳、岩浆冲击和相变假说。我国科学家则提出了更多的假说，包括红肿理论、膨胀蠕动、多应力集中、隐爆成因、电磁成因及气爆成因，等等。这些假说都能够找到一些证据支持，但也有不足之处，它们难以对大地震过程中所有观察到的地质现象做到全面、合理解释。多年来，在地震学界处于支配地位的地震成因假说是弹性回跳假说。所谓弹性回跳假说，是指“地震是由活动断裂的突然主动破裂所造成；地震能量是断层两侧岩体因地壳变形而产生和储存的弹性变形能，地震能量的释放过程是断裂两侧弹性变形岩体在几秒到几十秒内的突然脆性破裂和扩展，然后再弹性回跳”。通俗来讲，地下岩体就像弹簧，长期被地质运动挤压缓慢变形，从而积累能量；一旦达到临界破裂程度，就会释放其中存储的弹性能量。这就像弹簧突然断裂而出现弹性回跳一样。弹性回跳假说由美国里德教授基于对 1906 年美国旧金山 7.8 级地震中地表变形和地表破裂的调查和研究于 1910 年提出。 1906 年 4 月 18 日 5 时 12 分左右，旧金山发生 7.8 级强烈地震，加上随之而来的大火，使这座城市遭受了严重损失。这场大地震成为美国历史上损失最惨重的自然灾害之一。据估计，这场地震所造成的损失约 4 亿美元，相当于如今 600 多亿元人民币。当时公布的地震死亡人数为 478 人，但现在保守估计，死亡人数应在 3 万人以上，更有人估计高达 6 万人。在 20 世纪 60 年代建立的全球板块构造动力假说的推动下，断裂弹性回跳假说得到广泛的认可。里德认为，旧金山 7.8 级地震就是北美板块和太平洋板块分界的圣安地列斯断裂的水平突然错动所造成的。但该学说遇到很多无法进行合理解释的问题，比如，在地下深处，温度、压力很高，岩体大多已处于类似塑料被加热软化的塑性状态，不具备地表附近岩体的弹性特征，更不可能储存巨量的弹性应变能量，但也会发生中深源地震。事实证明，弹性回跳假说是一个只看到局部表面现象的错误理论。它不能正确解释前震与主震、主震与余震的物理机制，也不能正确解释地温、地电、地磁异常等地震前兆现象。它把地震结果之一的岩石断裂，片面地理解为地震的成因。正是由于对地震成因机制的理论认识错误，以至造成人们对地震预测的研究停滞不前。随着科技的发展，大量观测和勘探事实表明，大地震往往是一个地下深处沿着断裂带的爆炸过程，地质上称之为隐爆，其主要能量来源于地下带电超临界流体。基于大量的观测事实，苏联学者沃洛波耶夫于 1970 年提出了“地下放电击穿引发地震”假说。地下深处存在高温、高压流体，这些流体以水为主，其中溶解有很多矿物成分，包括盐类和气体以及多种金属矿物。在高温、高压下，水处于超临界状态，而且会发生电离，就好像没有安全阀的高压锅一样，一直处于缓慢加热状态，咕嘟咕嘟冒着泡儿，这就是平常地下的微震。地球上的微震很多，几乎每天都会发生很多次。一旦压力积累到临界状态，就会把高压锅冲破，进而发生爆炸。这就成为高压冲破地下板块的裂缝而发生的大地震。这个新的地震成因机制，使得地震的预测和消减变得清晰且易于操作。特别是对地震高发区，在地震尚未发生的能量积累过程中，就可以通过深钻、注入卤水而进行消减。这就好像给高压锅钻一个小洞并不断缓慢注入冷水一样，以防高压锅爆炸。理论上原来可能发生 8 级地震的地方通过该种方法消减后，有可能将地震强度减弱到 5 级。地震对人类的危害程度因此将大大降低，人们的生命财产安全会得到更好的保障。地下大爆炸 2008 年 5 · 12 汶川地震后，我国政府投资 2 亿多元设立了一个地震科学研究专项，在发生地震的龙门山断裂带上打了 5 口井用于研究该地震的成因（图 1 ），同时也进行了大量地质勘探和地球物理地球化学测量，由此获得了很多极有价值的资料和研究成果。图1 汶川地震科学钻探（WFSD）钻孔位置分布示意图(据李海兵等,2013) 汶川震区处于龙门山断裂带，该断裂带被松潘甘孜地块和四川盆地刚性这两个刚性地块夹持。研究表明， 5 · 12 汶川地震是一个沿龙门山断裂带从西南往东北方向渐进的一连串地下深部爆炸过程，这个过程持续了近两分钟，中间还有间断。这一爆炸区域被限定在松潘甘孜地块和四川盆地刚性地块之间，后续的余震也在这一范围内。进一步的地质探槽、钻探和测井及地球物理勘探资料分析表明，本次地震的隐爆动力能量来源包含两方面：其一是地下超临界流体相变膨胀爆炸，其二是地下深处的累积负电荷放电（地下雷电）。专家通过分析汶川断裂带附近 48 个地震台站的记录发现，汶川地震可以分解为 4 个震级分别为 Mw7.5 、 Mw8.0 、 Mw7.5 和 Mw7.7 的地震子事件，从汶川开始发震向北、东扩展，整个破裂带长达近 300 千米；汶川并不是地震能量释放最大的地方，只是地震起始地；北川释放的地震能量最大，比其他区域大约 10 倍。破裂性质也有变化，这种破裂特征用弹性回跳假说是难以解释的。通过更详细地对比远震和近震地震波形，人们发现，在汶川地震的 4 个地震子事件（群震）中，每个子事件中同样包含多个地震子震源，也就是说，是由一系列的地下子爆炸组成了这次的地震过程。该次地震可以用地下深处的结构爆破得到合理的模拟和解释。除了理论模拟和解释外，专家还从地质勘查和地球物理勘探上得到了关于这次爆炸特征的可靠证据。汶川地震区后，在绵竹九龙地表探槽揭露了这种爆炸特征，灰色的砂岩喷射状贯入红色黏土之中，这说明地震中存在地下射流和爆炸喷射（图 2 ）。图 2 绵竹九龙地表探槽 N 素描（据杨光， 2012 ）汶川地震过程后，研究人员在青川县发现了以陈家坝水井岩为代表的三处带有燃烧的环形爆炸坑（图 3 ），这说明汶川大地震深处的高压爆炸在部分薄弱地段已经冲出地表。图 3 青川县东河口巨大的松散堆积和爆炸坑分布（据尚彦军， 2014 ）这种地下深处的爆炸特征，从地震现场人们的描述中也得到了证实。位于映秀镇和漩口镇交界处的蔡家沟村一位何姓老人说，地震发生时，正在地里干活的村民发现旁边一个山顶上像是炸开一个洞，洞里像挤牙膏一样炸出好多东西，简直就像火山喷发。这些水泥样的岩石向外喷了差不多 3 分钟。在距映秀镇 7000 米的百花滩沟，村民描述说，地震发生时，正在田里劳作的人们觉得天旋地转 —— 大地在打转儿，而不是左右摇晃；山沟里发出巨大声响，从沟底冒出滚滚白烟，还伴随着热浪和焦臭味；地面一张一合，不断向外喷出白色的石头。龙池镇南岳村两位村民称，地震时，正在摘野菜的他们在湖边的长河坝方向看到，四周都在喷水柱，喷泥浆。映秀镇拉丝厂工人董勇反映，地震时，他看到岷江干枯河床上喷出很高的黑色水柱，从岷江河床一直喷到山上通讯基站，足有 100 多米高。水柱喷过之后，河床里有一大堆黑色的淤泥，呈伞状堆积。地震后，龙门山镇至银厂沟新出现了一座由巨大的砾石和泥土垒砌成的小山。初到此处的人以为，这是山体滑坡造成的惨剧；可他们很快发现，土山后面的大山、植被十分完整，没有一点滑坡的痕迹。原来，大地震发生时，大坪村所在的这块空地，竟然发生了剧烈的山体喷发，无数泥土和巨石被巨大的力量推出了地面，像炮弹一样飞上几十米高的天空，摧毁了道路和平地。当地老乡把这种现象称为“地开花”。事实上，其他大地震发生时，地下岩石碎裂也往往呈现岩爆的特征，如 2013 年 7 月 22 日发生在甘肃省岷县的 6.6 级地震。身处重灾区 —— 梅川镇永光村的村民宋银才说，地震时，他看到土像喷泉一样喷上去了，黑压压地冲着房子来了。地下是否真的存在流体的隐爆？汶川地震的钻井岩芯给出了明确答案： WFSD-1 钻孔在多个深度钻出了大量的液化角砾岩，这是一种流体高压爆炸形成的岩石。对该钻孔的岩芯矿物 X 光谱分析表明，断裂带中的假玄武玻璃和断层泥及断层角砾岩具有相似（近）的矿物组成。这表明，它们很可能是深部高压贯入成因，至少部分物质是这种成因。假玄武玻璃被喻为“地震化石”，主要由发生重结晶的玻璃质熔融体形成。由黏土矿物分析，人们得知，地震断裂发生时的温度超过 1100 ℃ 。其成因机制的当前流行解释是：假玄武玻璃是因断层快速滑动过程中摩擦生热，造成摩擦面温度升高，从而使周围岩石融熔所形成的岩石。如果汶川地震中的岩石确是因此形成，一定会在假玄武玻璃脉体与围岩接触界面上存在“熔蚀边”，但实际观测中根本不存在熔蚀边，它们的接触界面很清晰。这说明，该处的岩石很可能是高压喷射贯入所形成的。汶川地震的构造特征也难以通过弹性回跳成因机制进行解释；但如果用地震隐爆成因机制，则可以得到合理解释。在过 WFSD-1 钻孔的一条北东向剖面上，由地表探槽和 WFSD-1 钻孔确定了本次汶川地震的主断裂 F1 滑动面，倾角大约为 60 度。为了勘探该主断裂向深部的延伸情况，研究人员在剖面北东侧又钻探了一处更深的 WFSD-2 钻孔，结果并没有在预期的深度发现这个主断裂 F1 ，反而发现其主断裂 F1 在这两个钻孔之间呈现近水平特征（图 4 ），这意味着，主断裂 F1 在地下的产状不是一条直线，而是出现了奇观的变化，即从地表的倾角 60 度到地下变为近水平。这是难以用弹性回跳假说进行解释的。图4 过WFSD-1和WFSD-2钻井及汶川地震表面破裂带地质剖面（据吴婵， 2014 ）汶川地震后，通过人工地震勘探，专家得到了多条高精度、高分辨率人工地震勘探剖面。图 5 是一条位于虹口附近的东南向人工地震勘探剖面的地质解释， WFSD-1 和 WFSD-2 井经过该剖面附近。图中左侧红色部分说明，地震爆炸后，岩石已经破碎，而且曾发生过流体蚀变，人工地震勘探剖面表现为地震波的杂乱和弱反射。剖面右侧的人工地震波相对反射规整，说明受到较少流体蚀变，岩层仍然完整。该区域深度大约 8~15 千米，与地震震中深度一致。高精度人工地震勘探结果表明，地下深处存在由于高温、高压流体造成的地层异常及畸变，这表明地下确实存在隐爆。图5 人工地震勘探探测到的地下隐爆特征（据吴婵 2014 修编）地下深处是否存在高温高压流体库？更深层的地球物理勘探给出了答案。在横穿汶川断裂带的深地球物理勘探剖面中，存在一近水平的、深度约 30 千米的红黄色异常体，表现为低电阻率和低地震波速度特征。这说明，地下深部存在高温、高压流体；在这个深度下，它们应该处于超临界状态。温度和压力分别在临界温度和临界压力以上的非凝聚性高密度流体，被称为超临界流体。地下深处存在大量的地质流体，其中，水是最重要的成分之一。水在不同的温压条件下呈现多种相态：低温下是冰，常温下是水，温度大于 100 ℃就变成水蒸汽；当温度大于 374.3 ℃、压力大于 22.1Mpa 时，水即变成第四相态——超临界水。地下 1 0~18 千米以下，即可同时达到水的超临界温度和压力。根据目前对地球内部压力和温度的估算结果，在下地壳及深部，流体均处于超临界状态。当水处于地下深处呈现超临界状态时，一旦由于断裂构造活动使地下裂开一个口子，压力、温度陡降，超临界水就会发生退相爆炸，变成水蒸汽，这实际上是一个体积急速膨胀的过程。同样重量的水蒸汽体积比超临界水大数百倍。超临界水氧化性强烈，在一定温压条件下，甲烷、乙炔和高烷烃等有机物在超临界水中可发生自燃，并在一定条件下产生“水热火焰”。 http://blog.sciencenet.cn/blog-1074480-993191.html http://blog.sciencenet.cn/blog-1074480-993191.html http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-993259.html; 个人分类: 学术争论|3999 次阅读|0 个评论

地震地热说应用：火山成因之1——意大利的火山研究: seisman 2011-6-6 12:49; 地震地热说应用火山成因之 1 ——意大利的火山研究 Seisman 意大利活火山少，休眠火山多，是一个研究火山成因的好地方。意大利的研究区位于地中海北岸（ 36 °～ 43 ° N ， 10 °～ 18 ° E ）。我们姑且把这里称为意大利地震地幔柱，属于 20 号中地中海地震地幔柱的主树。意大利地震地幔柱的基础资料见图 1 ～图 3 、表 1 和表 2.. 图 1 是地震地幔柱在地表的投影，包含 1963 年至 2011 年 5 月 14 日 M ≥ 4.0 的地震和大于 6 级的壳内强震（表 1 ），还包括近 50 年来有过喷发、且最大喷发指数 VEI ≥ 2 的 1 座活火山即意大利埃特纳（ Etna ）火山，以及 14 座历史火山，包括著名的意大利维苏威（ Vesuvius ）火山（表 2 ）。图 2 是地震地幔柱内 M ≥ 4.0 地震的三维图像。图 3 是意大利地震地幔柱 M ≥ 4.0 地震的震源深度时序图。由图 1 和图 2 可以看到，意大利地震地幔柱是单树型构造，只有一个树根、树干和树冠，最大震源深度可达 514km 。对比这 3 张图，可以解读如下几点： 1 ）按照我们关于地震地幔柱类型的划分，本地震地幔柱属于高温高压暴发性的地震地幔柱。其特点是， 50 ～ 200km 的地震活动较少， 200km 以下的热能积蓄可以直冲到达壳内，引起壳内强震和火山的活动。 2 ） 1960 年代初期， 400km 以下基无地震，壳内地震与火山活动也极少， 70 年代以后，随着 400km 以下地震活动的增强， 200 ～ 400km 深度层的地震变得异常活跃，壳内地震与火山也十分活跃起来。由此可见，壳内强震和火山的活动完全受到深部地震活动的影响与制约。这是地震地幔柱的正常工作规律。 3 ）该地震地幔柱目前的出地点大约处在 38 ～ 39 ° N ， 15 ～ 16 ° E 的位置上。 Etna 火山正处在该区域的边缘。二者的密切关系说明，现代火山的喷发活动完全受到意大利地震地幔柱的控制。 4 ）由图 1 可以看到，目前已休眠火山的最后喷发时间，距离出地点越远时间就越早。这是一个很有趣的现象。由此我们可以设想，在 2000 年以前，沿着意大利的西海岸，曾经存在一个规模很大的熔岩囊，由于某种原因，或许与地震地幔柱的生成机制有关的原因，从 100BC 开始，这个熔岩囊由西北向东南方向逐渐萎缩， 20 世纪初期萎缩至 37 ～ 41 ° N ， 13 ～ 16 ° E 的位置上， 20 世纪 70 年代以后萎缩至当前的出地点，即 38 ～ 39 ° N ， 15 ～ 16 ° E 的位置上。随着熔岩囊的萎缩，那些历史火山就像灯枯油尽一样相继地熄灭，或者休眠了。 5 ）其中有一座 Palinuro 火山，最后喷发时间 8040BC ，似乎表明这种萎缩的过程是复杂的，有反复的，或者还有局部构造的差异问题。 6 ）建议意大利的地震同行和火山工作者引为注意，如果 400km 以下的地震活动减弱，则这种萎缩过程仍将继续，并有加速萎缩的趋势；如果 200 ～ 400km 深度层的地震活动向西北方向扩展，则历史的熔岩囊存在复苏的可能性。由于地球在不停地运转，复苏不是不可能的。这是一种很微妙的事情。为了便于意大利的同行们能看到这个建议，本文将翻译成英文，适当的时候另行发表。本文是有关火山成因的第一篇，也是 20 号中地中海地震地幔柱的姊妹篇。本文所采用的地震资料取自 http://www.ncedc.org/ 网页的 ANSS 地震目录，火山资料取自 http://www.volcano.si.edu/ 网页的 GVP 火山月报，谨此致谢。（ 2011.6.6 初稿）图 1 意大利地震活动的地表平面投影图 2 意大利地震活动的立体三维图像图 3 意大利地震震源深度的时间进程表 1 意大利 M ≥ 6 地震目录（ 1963-2011.5.14 ）地震年月日纬度经度震级震源深度 19801123 40.91 15.36 6.9 10 19960905 42.80 17.93 6.0 10 20020906 38.38 13.70 6.0 5 20090406 42.33 13.33 6.3 8 表 2 意大利火山喷发的历史记录 Volcano Country Coordinate Last Known Eruption Max VEI Alban Hills Italy 41.73°N, 12.70°E 114BC Amiata Italy 42.90°N, 11.63°E ? Campi Flegrei Italy 40.827°N, 14.139°E 1538Sep29 5 Campi Flegrei Mar Sicilia Italy 37.10°N *, 12.70°E 1911Sep30 3 Etna Italy 37.734°N, 15.004°E 2010Aug25 1787 122BC 3 4 5 Ischia Italy 40.73°N, 13.897°E 1302Jan18 3 \s Larderello Italy 43.25°N, 10.87°E 1282(in or before) 3? Lipari Italy 38.48°N, 14.95°E 1230± 40 years Palinuro Italy 39.48°N, 14.83°E 8040BC± 100 years Panarea Italy 38.63°N, 15.07°E ? Pantelleria Italy 36.77°N, 12.02°E 1891Dec 1 Stromboli Italy 38.789°N, 15.213°E 1934Feb2 3 Vesuvius Italy 40.821°N, 14.426°E 1913Jul5 472ADNov5 203AD 79ADOct24(?) 3 5 P** 5? Vulcano Italy 38.404°N, 14.962°E 1968Jul11 4 Vulsini Italy 42.60°N, 11.93°E 104BC ** Eruptions associated with caldera collapse are normally large (probably VEI 4), and those for which data are lacking to assign a specific VEI are indicated by a " C " in the VEI column. Likewise, Plinian eruptions in the absence of more quantitative data are marked with a " P " in the VEI column.; 4298 次阅读|0 个评论

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标签: 火山成因

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