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错知和愚昧是日本火山爆发多人伤亡的祸首 精选

已有 7060 次阅读 2014-9-30 18:59 |系统分类:科研笔记

错知和愚昧是日本火山爆发多人伤亡的祸首

岳中琦

2014927日中午,位于日本东京西方约200千米的一座3067米高的火山(御岳山,MountOntake)在毫无预警下突然爆发,喷发出大量浓烟和火山灰石,直冲天空达4千米到1万米。灰黑色的火山灰瞬间笼罩山顶、大量石块飞落。山顶欣赏山景和红叶的约250名登山者纷纷急忙逃避、仓惶逃命。

极为不幸地是,这次火山爆发已造成了12人死亡,心肺功能停止人数为24人,69人受伤(重伤29人,轻伤40)。(参见http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2014/9/304581.shtm

根据现场情况,人们发现,造成多名登山者死伤的原因大多是被碎石击伤,或是吸入火山气体而导致体内灼伤或窒息。

在三十多年地质灾害研究基础上,我认为,飞石和气体是导致死伤的直接因素,但是,它们不是导致死伤的罪魁祸首。导致死伤的罪魁祸首应该是人们的对火山成因的错误知识和愚昧崇拜。

多少年来,地质学家、火山学家和普通百姓,一直都错误地认为,火山是岩浆造成的,这些岩浆是地幔岩浆上升到中地壳、上地壳的火山岩浆囊(或房、库)。专家们还将火山分成蒸汽喷发和岩浆喷发两类,认为蒸汽喷发难以发现前兆来预警。日本火山专家认为,这次御岳山爆发是水蒸气喷发。《中国科学报》2014-09-30 2中报道:“日本气象厅的咨询机构火山喷火预知联络会28日指出,御岳山此次喷发不是岩浆喷发,而是地下水被熔岩加热沸腾后出现的喷发,即水蒸气喷发。地下深处的岩浆上升到地表的喷发称为岩浆喷发,而岩浆的热量在地下传递,导致地下水沸腾后,压力急剧升高而发生的喷发称为水蒸气喷发。这个由火山专家组成的联络会分析了此次喷出的物质,并没有检测到来自岩浆的新鲜物质,所以认为这是水蒸气喷发。”(参见http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2014/9/304543.shtm

专门研究火山的东京大学荣誉教授荒牧重雄(アラマキシゲオ,Aramaki, Shigeo表示,“这次和1979年的喷发相当类似,就我看到的画面,蒸汽喷发的可能性较大。。如果是100%的蒸汽喷发,岩浆至少不会抵达地表,不需要预测火山会继续喷发。”

由于人们无法处理和控制岩浆,从而,这个错误的地幔岩浆火山成因假说导致了人们被动地等待火山喷发,高压气体喷发时常造成灾难。

御岳山在1979年曾发生大规模爆发,之后在1991年和2007年均曾发生小规模爆发。但是,人们没有做任何主动性的防御工程,只是进行了实时监视,布置了地震仪、测量岩浆上升导致的山体变化的全球导航卫星系统、倾斜侧量仪、长焦相机等,密切关注山体异变。这些都是被动、等待性的努力和工作,对这次灾难没有起到任何预计的有利作用。

2011年东日本311大地震后,我发现和提出了,火山是幔核甲烷气体与地壳围岩化学反应成因假说。“火山不是地幔岩浆造成的,而是地幔运移上来的气体造成的。从地壳下方气球圈层运移上来以甲烷为主的幔核气体在中、上地壳岩石内部同四周围岩石进行化学还原和分解反应形成了各种岩浆和各种气体。每个火山都是大气田,内部有各种气体矿和地壳岩石还原分解分离形成的金属矿。如同人们锅炉炼钢铁,火山内岩浆是地幔气体同地壳岩石化学反应的产物。”(参见http://blog.sciencenet.cn/blog-240687-660397.html

如图1所示,随着时间,大量高压甲烷气体从下地壳沿断层运移到气囊内,它同围岩进行各种化学反应,形成新的水蒸气、二氧化碳和二氧化硫等气体,且质量越来越多,温度和压强也越来越高。这些高压气体也可腐蚀上方岩体,形成火山颈通道,并可多次将这个地层通道挤胀开,高压气体喷出,且携带出熔融岩浆和围岩碎石体。高压气体喷出后,进入大气,逃离。熔融岩浆和围岩碎石体就堆积在火山颈通道四周,逐渐形成圆锥形高山体。在另一方面,气囊内部的岩体不断被移出,下覆气囊空间不断增大,上覆岩体不断被淘空。这样,气体与围岩和岩浆的化学反应囊空间就越来越大,同时上覆火山碎石椎山也越来越大,原始上覆岩体盖层也变薄。这样,火山锥山体和其下覆支撑岩体也就越来越不稳定。最后,气囊上覆岩体和山体整体垮塌,落入到被淘空的气囊空间中,气囊内大量高压气体喷出大气中逃逸。这样,火山锥形山体变成了火山山顶湖泊。湖泊下部的山体内充满了各种比重大的金属矿床体。

这个火山高压气田假说,可以让人们主动地在火山岩体中钻孔,既可释放高压气体,取消和降低火山喷发能力,达到减灭火山喷发灾难,又可开采火山气体化学矿物和利用火山气体热能发电等。

在另一方面,数千年来,人们早已将火山视为圣山、灵山。人们极为崇拜和朝圣。御岳山火山是高达3,067米的锥形山体,仅次于富士山的日本第二高火山。它是日本众多以御岳為名的山之中最高的一个,日本百大名山之一。自古被当地民众视为灵山敬仰。经常有信徒前往最高峰剑峰上的御岳神社朝圣参拜(图2)。由于长期保护,山坡和山顶的风景极好和树木茂盛。每年秋天吸引不少登山客前往欣赏枫叶。山上各路段均设有提供补给和住宿的小屋。这些小屋在这次火山爆发时成了不少登山者避难的地方。现在,火山地区大多都是国家公园或世界文化和自然遗产,受到保护。任何人都不准在火山公园内进行任何矿山和天然气体开采。因此,这种在历史早期形成的对火山崇拜和朝圣应该是盲目和愚昧的,因为火山地底是个高压气体爆发库,危险致极。这种崇拜也导致了人们无法客观、合符科学规律地认识和改造火山,进行钻孔等工程来防治火山因气体压强增高而喷发造成的各种灾难。

高达3776米圆锥形的日本富士山(Mount Fuji)位于东京西南100千米地方(图3)。它更是受到人们极为喜爱和保护的圣山和灵山,更是国家传统象征。联合国教科文组织(UNESCO)在2013年把富士山列入世界遗产名录(WorldHeritage List)。富士山在17071216日曾喷发过。喷发前49天,在富士山附近,曾发生了8.7级宝永(Hōei)大地震。今年7月,美国学术期刊《科学》发表研究结果,推测富士山已达临界状态,有喷发的可能。富士山底下地壳受2011311东日本大地震破坏,爆发风险升高。

根据我的研究,富士山下面上地壳内的气囊空间体积可能已达到900 km3。如果再次发生大型喷发,富士山可能造成山体的垮塌,形成高山湖泊。因此,在富士山进行钻孔放气,可起到保护和减低喷发作用。

我希望,上述人们因对火山成因错误认识和愚昧崇拜所造成的灾难不要再在富士山等众多活火山重演。只要改变观念,火山爆发或喷发灾难是可以用人为钻孔等工程控制和减灭的。

201493018:47写成于香港大学黄克兢楼办公室



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