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“地气”究竟为何物: pony1984621 2009-5-22 01:35; 作者：马志飞谁要是打扰了法老的安宁，死亡之翼将会降临在他的头上。这是古埃及第十八王朝法老图坦卡蒙国王 ( 又简称为图坦国王 ) 的陵墓上镌刻的墓志铭。 20 世纪 20 年代， 1922 年英国考古学家霍华德卡特及其同伴进入图坦国王的墓穴，此后一直到 1935 年，与图坦卡蒙陵墓发掘工作直接或者间接相关的 21 名人员先后死于非命，这些人中包括主要发掘人卡特的助手、秘书及其家属等，这个咒语的传说令人不寒而栗。科学家一直认为是坟墓中隐藏的病菌导致了卡特的死亡。后来，埃及科学家哈瓦斯经过检测发现，尼罗河谷诸法老陵墓的石灰墙内普遍充满了一种叫做氡的有害气体，而氡气是一种可以致癌的气体，这也许正是导致部分考古人员患病甚至死亡的诱因。奇怪的是，这些氡气从何而来？氡与其他可挥发的气体不同，它具有放射性，在地层深处含有铀、镭、钍的土壤、岩石中可以检测出高浓度的氡。这些氡通过地层断裂带，进入土壤，并沿着地的裂缝扩散到室内。此外，不合格的水泥、墙砖、石材等建筑材料也是氡气的主要来源。氡对人体的危害非常大，呼吸时氡气及其子体随气流进入肺脏，氡子体衰变时放出射线，这种射线像小炸弹一样轰击肺细胞，使肺细胞受损，从而引发患肺癌的可能性。医学研究已经证实，氡气还可能导致白血病、使人丧失生育能力等后果。其实，氡气的不断富集只是地球排气作用的一种表现形式而已。自上世纪 80 年代以来，苏联学者发现地球向外排气是非常普遍的现象。杜乐天等中国学者观察了多年的近万张卫星热红外图像，发现了地球大规模不均匀强烈排气的证据。他形象地把地球称我们的地球为一个充气的球，每时每刻都在向外界排放着各种气体，主要成份包括二氧化碳、甲烷、硫化氢等，这是地球上的一种普遍现象。地壳内蕴含的各种气体在区域应力作用下溢出地表，既可以来自于地球的深部，也可以来自于浅部；既可以通过大的断裂，也可以通过遍布世界各地的温泉、热泉排出；既可以是大范围的突发性放气，也可以是沿着疏松介质持续或断断续续的放气。这就是科学上所指的地气。在地壳受热受力形变破裂的过程中各种气体也会相应产生一系列物理化学变化，能产生各种声音，并使各种地球物理化学场发生变异。有些气体携带着地壳形变过程中热、电等能量以不同形式喷溢出地表，很容易影响低层大气物理化学场，造成发光、燃烧、风、雨、雷、电、旱、涝等难以预测的气象变化。有些气体还有不同的毒性，也可使人和动、植物产生行为发生异常甚至死亡。在我国古代，人们称地表蒸发的水汽为地气。《说文解字》中说地气发，天不应曰霚，从雨。段玉裁注：亦雨之类也，故从雨。地气发而天应之，则雨矣。由于民间很讲究住宅环境的规划和设计，因此在后来的演化中这个词的内涵和外延都产生了质的变化。现在，我们日常生活中经常会听到地气这个词，比如说大家常常会讨论：我家住的楼房，高层会不会失去地气啊？这里所说的地气民间将其理解成是一种风水概念。之所以地气这个词语常常与人们的健康相联系，深层次的原因还在于水土环境、景观建筑和环境规划等相关生活居住条件对人体生理和心理的影响造成的。在科技日益发达的今天，我们越来越清晰的认识到地气的奥秘，并开始利用地气造福人类。 2006 年 11 月 4 日，广东省茂名市高州金山开发区出现了地气弥漫的奇异景象！袅袅地气笼罩数百亩面积的大地，蔚为壮观。据当地地质矿产局有关人士介绍，地气所发之地以前属于盆地，有资料记载，上世纪五、六十年代曾有专家在此勘探，勘出地下藏有少量石油。由此可见，该现象与地质结构的变化息息相关，且在一定程度上与油气资源的储藏有关联。事实上，利用地气勘探矿产资源早在上世纪 80 年代就已经开始理论研究和实践工作，美国、俄罗斯和中国都在这方面取得了丰硕的成果，并将其作为一种新型的地球化学勘探方法应用于实际工作中，即地气法 , 它是通过探测运移到地表的各种含量极低的金属和非金属元素来寻找隐伏矿床或地下隐伏断裂带。作为主要的研究机构，中国地质科学院、成都理工大学和太原理工大学都做出了很大贡献。但是，目前对地气中异常物质的存在形式和迁移机理，认识上还没有达成共识。这些异常物质的比重远远大于空气，却为何能够自地下深部迁移到地表并作为指示标志，为找矿提供线索？国内外学者提出了很多理论，包括扩散理论、气态迁移理论、类气相迁移理论、纳米效应理论等。尽管如此，随着科技不断进步，地气法一定会取得理论上的突破和完善，并在矿产资源勘探领域发挥越来越重要的作用。（全文载于《科学24小时》2009年7-8期）; 个人分类: 发表作品|6388 次阅读|1 个评论

地裂缝：地球上难以愈合的伤口: pony1984621 2009-5-21 22:37; 地球伤疤知多少地球——我们美丽的蓝色家园，却不是一个完美的星球，除了高低起伏的山岳湖海之外，还有一条纵贯非洲大地南北的断层陷落带，被人称之为“地球脸上最美丽的伤疤”，说它美丽，是因为陷落带穿越的地方山水景观奇特，怪石嶙峋，草原广袤，植被茂盛，动物众多，典型的地质地貌特征吸引着众多的学者和探险家。其实这也是地球脸上最大的“伤疤”，它就是东非大裂谷。此外，还有很多著名的大峡谷分布在世界各地，包括位于美国西部亚利桑那州西北部的科罗拉多大峡谷、横穿安第斯山的科尔卡大峡谷、位于我国西南部的地球上最深的峡谷雅鲁藏布大峡谷、位于滇西横断山纵谷区三江并流地带的怒江大峡谷等等，如此众多的峡谷区都已经成为享誉世界的风景游览胜地。吸引人们眼球的往往是号称地球上最深、最长、最壮观、最神秘的伤疤，然而，你可知道，那些不被人察觉的、却又极大地影响着人们生活的“小伤疤”有多少？事实上，给人们造成威胁和灾难的，常常就是这些不起眼的小东西，它们才是地球上真正难以愈合的伤口，这就是最普通的一种地质灾害：地裂缝。地裂缝因何而生地质灾害有很多种，从发生的时间尺度上来划分，分为突发性地质灾害和缓变性地质灾害，突发性地质灾害类型有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等；缓变性地质灾害类型主要有地面沉降、地裂缝、海水入侵等。地裂缝的出现一般都是逐渐出现并扩大的，但也有因地震而造成地面破裂出现的地裂缝。地震时出现的地裂缝往往成组出现，按一定方向有规律排列，有时还伴随地面鼓包现象，如 1973 年 2 月 6 日四川省炉霍 7.6 级大地震，就产生了大量的地裂缝，其中的一条地裂缝带沿西北－东南方向延伸，断断续续总长达 90 千米。因为地震时会出现地裂缝，所以很多人认为地裂缝的出现就是地震的前兆，在发现地裂缝时会出现恐慌。其实，这是一种误解。 1968 年，在江苏省，从连云港到沭阳，几百公里范围内出现了罕见的地裂缝，当地老百姓认为要发生大地震了，十分惶恐。国务院得知后立即派专家前往调查，经连续 3 天的观测，发现是当地长期抽水，造成地干深层失水干裂，裂缝从深层一直到地表，和地震无关。他们的结论很快就制止了恐慌。 2006 年 6 月 27 日、 28 日大雨过后，河北省邢台市柏乡县出现了一条长达 8 公里的地裂缝，从寨里村村北一直延伸至小里村村南，横跨西汪、王家庄两个乡，引起当地群众极大关注。后经邢台市地震局调查证明，天旱和地下水位下降是这条地裂缝出现的主要原因，与地震无关。同样的情况在广东省再次发生， 2007 年 8 月，雷州市唐家镇瓜湾村发生多处地裂缝，很多村民的房屋被拉裂，村民十分恐慌，担心可能会发生地震，后经湛江市地震局现场调查后发现，地裂缝的出现并非地震前兆，主要原因是由于当地砖红色粘土有较强的膨缩性，雨季时吸水膨胀，现因严重干旱缺水收缩造成的，与构造运动、地震无关 , 科学的解释终于消除了恐慌，稳定了民心。可见，形成地裂缝的原因是复杂多样的。但地壳活动、水的作用和部分人类活动是导致地面开裂的主要原因。按其成因，可以划分为几大类别：构造成因的地裂缝，比如地震活动导致了岩层破裂、断层位移等；地下水开采成因的地裂缝，由于水位下降引起上部土层失水后在水平方向发生收缩而在地表产生地裂缝；松散土体潜蚀成因的地裂缝，地表水或地下水的冲刷、潜蚀、软化和液化作用等，导致松散土体中部分颗粒随水流失，土体开裂而成；矿山开采沉陷成因的地裂缝，矿山地下采空引起地面不均匀沉降，致使岩土体开裂而成；滑坡成因的裂缝，由于斜坡滑动造成地表开裂而成。地裂缝危害有多大地裂缝灾害是严重影响我国人民生活、生产建设的主要地质灾害之一，广泛分布于全国各地。近年来，也表现出了愈演愈烈的倾向，据中国地质环境监测院发布的《全国地质灾害通报》的数据表明， 2007 年全年，我国共发生地裂缝灾害 225 处，但 2008 年 1 － 6 月，地裂缝就出现了 2061 处！在空间分布上，地裂缝发育的范围越来越广，最早只在西安、邯郸、沭阳等地出现过，而近 20 多年来已经在全国 20 多个省区都有发现。《中国地质环境公报》的数据显示，从 2004 年到 2007 年，我国地裂缝主要发生在山东、山西、河北、陕西、江苏、河南等省份，其中 2007 年一年间就在山西省发现 262 条，总长度达 330 千米！地裂缝的出现不仅毁坏住房等建筑物，而且破坏农田、切断公路、导致地下管道破裂，严重危害人们的生命财产安全。照片中显示的是笔者在山西晋城市某矿区拍摄的地裂缝，由煤矿采空导致，大片的农田被地裂缝切割，就如同一道道伤口划在地球的表面，裂缝最宽处超过 40 厘米，在这样的田地里行走常有掉下去的危险。如果地裂缝出现在人群和住宅建筑密集的城市中，它的破坏力将会更大。在城市中，已出现地裂缝的有：大同、保定、石家庄、天津、淄博等，其中以西安最为典型和严重。。自 1959 年零星发现地裂缝以来，在西安市现已发现的具有一定长度规模的地裂缝达 14 条之多，成为城市住宅建设、地下排水管道铺设、城市轨道建设、隧道开挖的极大障碍。地裂缝的监测和治理地裂缝的出现是一个长期而缓慢的过程，为了将其危害降到最小，在地表沉降易发区必须要建立长期的监测机制，掌握地裂缝发育特征，为工程建设提供基础地质资料。对于地裂缝的监测，现在常用的方法是监测地面的沉降量，对研究区的水准测量点定期进行测量，或者对含水层地下水开采量及地下水位进行长期观测。除此之外，查明地表沉降区的地质构造情况，对于预防和治理地裂缝灾害意义重大，这就需要采用高科技的地球物理勘探手段，包括二维和三维地震勘探、电法和电磁法勘探技术等，辅助以钻探技术，可以高精度的查清断层破碎带、含水区等地质构造，在城市规划和建设施工时，应合理布局，重要建筑物尽量避开断层发育地带，防止地下水过度抽取，容易出现地裂缝的地段可以作为城市绿地、公园等非住宅用地。已经出现的地裂缝灾害，必须及时发现并治理。现如今，各级政府和科研部门都为减轻灾害损失做了大量的工作，在理论研究和实践工作中都取得了很多成就，总结了丰富的经验。比较有效的治理手段有：对已有裂缝进行夯实，并改善地裂区土体的性质；对地下水过度抽取区进行回灌处理；对矿山采空区进行注浆、回填等；改进地裂区建筑物的基础形式，提高建筑物的抗裂性能；对地裂区已有建筑物进行加固处理等等。依现在的技术手段，除了对地震裂缝和基底断裂活动裂缝，我们还难以抗御外，人为因素造成的地裂缝一般都可以及时治理，尽管如此，要想恢复到以前的模样，还是不可能的。因此，最重要的还是要深刻认识到人们的生产和生活对环境所造成的破坏，预防为主，防治结合，才是最终的出路。作者马志飞，全文参见《生命与灾害》2009年第四期; 个人分类: 发表作品|8051 次阅读|0 个评论

地面塌陷，是天灾还是人祸: pony1984621 2009-5-21 22:31; 马志飞　　 2009年4月22日是第40个世界地球日。在这样一个爱护地球、保护家园的日子里，人们都希望能减少日渐增多的地质灾害。中国是世界上地质灾害最为严重的国家之一，特别是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝和地面沉降等地质灾害，严重威胁着人民生命财产安全和制约着社会经济的可持续发展。滑坡和泥石流是人们少见的地质灾害，但是地面塌陷和地裂缝就比较常见。 2007 年2月23日凌晨，中美洲危地马拉首都危地马拉城一个贫民区突然传出轰隆一声，就在这震动的一瞬间，贫民区中央惊现一个直径为70米、深度为100米的污水坑！一对兄妹在这场灾难中不幸被淹死，二十多间房屋下陷，当局在事发后及时封锁周边五百米范围，疏散现场附近的居民近千人。　　2007年3月15日，辽宁省葫芦岛市南票区沙金沟村，几位村民正在一片已经收割的玉米茬地里拣煤渣，不料，大地就像怪兽一样，突然张开大口，短短的几秒钟就将他们吞没腹中，造成6人死亡！据事后一份现场勘查报告显示：此次灾难属于地面塌陷，结果形成了一个直径约10米、深约7米的塌陷区。想起此事，至今还有人称之为恐怖的地陷吞人、大地食人事件。　　2008年1月17日，广州荔湾区珠江大桥东面桥脚发生塌方。塌陷的路面和绿化带面积超100平方米，形成一个深达10余米的大坑。22日中午，荔湾区桥中西海南路210号一排石棉瓦平房出租屋突然坍塌，同时地上穿了一个长宽约1米、深约3米的大窟窿。23日上午，几乎在同一地方，荔湾区桥中西海南路再次发生路面和平房塌陷。而且，塌陷面积比前两次都要严重，塌陷面积约300平方米。有关部门及时疏散了附近1000多居民撤离现场，此次事件还导致了上千居民停电数小时。幸运的是，三次塌陷事件均没有造成人员伤亡。　　2008年3月25日凌晨，四川省宜宾江安县红桥镇五阁村发生了局部地面塌陷，形成大小不等的3个巨型天坑，呈直线展开，长约400米。4月1、2日，红桥镇五阁村又接连出现3个天坑。此后，类似事件不断出现，至7月2日,江安县红桥镇的地陷坑已经增加到了16个。　　2008年11月15日15时许，杭州风情大道地铁施工工地突然发生大面积地面塌陷，正在路面行驶的多辆汽车陷入深坑，多名施工人员被困地下。结果，事故造成了风情大道路面坍塌75米，下陷15米，死亡17人，失踪4人，受伤24人的悲惨结局。诸多案例，不胜枚举。想起可怕的这一幕幕，我们不禁胆颤心惊，同时，我们也会忍不住去思考，这究竟是怎么一回事是大自然对我们人类的恶意攻击和报复？还是我们人类在打击我们自身？谁，才是真正的幕后黑手？　其实，这是一种很常见的地质灾害，称为地面塌陷或者地表塌陷，国内外每年都有发生。地面蹋陷是指地表岩体或土体受自然作用或人为活动影响向下陷落，并在地面形成塌陷坑洞而造成灾害的现象或者过程。当这种现象发生在有人类活动的地区时，便可能成为一种地质灾害。如果发生在无人居住区，这种塌陷一般不具备危害性。　　我国国土辽阔，自然地理和地质构造非常复杂，地质灾害分布广泛、活动频繁，地面塌陷是其中最重要的地质灾害类型之一。根据其成因，可以将它分成自然塌陷和人为塌陷两大类，前者是地表岩、土体由于自然因素作用、如地震、降雨、自重等，向下陷落而成，是为天灾；后者是由于地下水超采、不合理开矿及工程建设等人为作用导致的地面塌落，即是人祸。按照塌陷的地质条件，地面塌陷又可分为岩溶塌陷、采空塌陷及黄土湿陷三种。在空间上，岩溶塌陷主要分布于岩溶强烈及中等发育的覆盖型碳酸盐岩地区，除北京、天津、上海、河南、甘肃、宁夏、新疆以外的24省、区、市都发现岩溶塌陷灾害。全国岩溶塌陷总数近3000处，塌陷坑3万多个，塌陷面积300多平方公里，其中以广西、湖南、贵州、湖北、江西、云南、四川、河北、辽宁等省市区最为发育。采空塌陷广泛分布于我国各地的矿山及其周围地区，其中又以煤矿采空塌陷最为突出，黑龙江、山西、安徽、江苏、山东等省则是矿山采空塌陷的严重发育区。据不完全统计，在全国20个省、区内，共发生采空塌陷180处以上，塌陷面积大于1000平方公里。黄土湿陷则主要分布于湿陷性黄土发育的地区，主要见于河北、青海、陕西、甘肃、宁夏、河南、山西、黑龙江等8个黄土分布省区。在时间上，随着近年来采矿活动的不断加强，塌陷现象有加剧的趋势。据《中国地质环境公报》的数据显示，2006年，全国共发生地面塌陷灾害398 起，2007年，共发生地面塌陷灾害578 起，2008年仅上半年全国就发生地面塌陷 466 起。地面塌陷不仅破坏建筑、道路和农田，而且还严重威胁着人民的生命财产安全！但是，我们应该将其归咎于天灾还是人祸呢？人类活动对地面塌陷的产生起了什么样的作用？据统计分析，地面塌陷中，采空塌陷的危害最大，造成的损失最重，岩溶塌陷次之，黄土湿陷相对小也较集中。可见，造成地面塌陷的主要因素是人为因素！对地面塌陷有重要影响的主要人类活动就是：矿山地下开采。地下采矿活动造成一定范围的采空区，使上方岩体失去支撑，从而导致地面塌陷。这种人为活动是采矿区地面塌陷的主要原因。我国已有许多矿区发生了这类地面塌陷，并产生了相当程度的危害。照片上显示的是2008年笔者在山西晋城某矿区拍摄下的地面塌陷情况。因煤矿开采引起的不均匀沉降造成地面大面积坍塌，耕地破坏、公路被毁、地面上的房屋建筑出现裂缝，直接威胁到居民的生命财产安全。有关数据表明，山西省各类矿山采空区已达2万多平方公里，以全省15.6万平方公里的土地面积计算，山西有近七分之一的地面已经成为悬空区，使大面积土地塌陷。截至2007年，全国矿业开发占用和损坏的土地面积为165.8万公顷，其中采矿塌陷20.3万公顷，占到总数的12％。此外，由于排疏地下水或者过量抽采地下水，使地下水位快速降低，其上方的地表岩、土体平衡失调，在有地下洞隙存在时，可产生地面塌陷。还有其他一些特殊原因造成的地面塌陷，如广西南丹八圩水库的修建，使地下水位上升、地下水的潜蚀、冲刷作用加强，引起了地面塌陷最终使库水全部漏失；武汉中南轧钢厂料场由于处在隐伏洞穴发育部位上方,人工堆放荷载导致了地面塌陷的产生；广西贵县吴良村因爆破的振动作用造成地面塌陷迫使全村迁移；广西桂林第二造纸厂的地面塌陷则是由该厂排放化学污水下渗所致。如同地震一样，虽然我们现在还不能准确预报何时何地会发生地面塌陷，但现在的科学技术已经可以有效地较少它的危害，因为地面塌陷在发生前往往也有前兆出现，如井、泉的突然干枯或浑浊翻沙，水位骤然降落，地面积水或人工蓄水（渗漏）引起的地面冒气泡或水泡、地面出现环状裂缝并不断扩展，产生局部的地鼓或下沉现象，建筑物作响、倾斜、开裂等。现在，我国已经对地面塌陷多发区开展了定期监测，特别是在煤矿采区，长期、连续地监测地面、建筑物的变形和水点中水量、水态的变化，地下洞穴分布及其发展状况等，防患于未然。先进的地球物理勘探手段，包括地震勘探技术、电法勘探技术、重力和磁法勘探、放射性勘探技术，在查明地下洞穴分布、采空区的位置和范围等方面发挥了越来越重要的作用。对于自然原因形成的塌陷易发区，我们在城市规划和建设时应该尽量避让，不作为建筑物和居民生活用地；对于地下采空区，应首先查明位置和范围，在以后的工程设计和施工中要注意消除或减轻人为因素的影响，如设计完善的排水系统，避免地表水大量入渗，对已有塌陷坑进行填堵处理，防止地表水向其汇聚注入等。天灾，我们正在逐渐提高警觉，想方设法与之斗争！人祸，我们岂能熟视无睹？面对着被日益破坏的大自然，我们每一个人都应该挺身而出，为保护美丽的家园，与危害人民生命财产安全的一切邪恶势力作斗争！图1：农田中的塌陷坑，直径约6米，深度超过15米图2：农田塌陷，裂缝平均宽度约15厘米，左右两边高差超过20厘米图3：农田地裂缝，宽度平均20厘米，最宽处40厘米，走向延伸约100多米图4：公路断裂，呈现阶梯状，最大级差约20厘米图5：房屋外裂缝，切割瓷板穿过整个墙壁图6：房屋内裂缝，从地面延伸到整个墙壁全文请参见《科学画报》2009年第五期　　; 个人分类: 发表作品|8071 次阅读|1 个评论

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