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世界上第二个火山成因假说的出世

已有 3782 次阅读 2016-1-16 21:05 |系统分类:科普集锦

世界上第二个火山成因假说的出世

岳中琦

2015年12月15日早上8:00-8:20,我应邀在2015年美国地球物理秋季年会(2015 AGU Fall Meeting)火山学、地球化学和岩石学(Volcanology, Geochemistry and Petrology)分会上,宣讲了题目为“更好解释观测到的火山-热液系统数据的一个非传统模型框架”(An alternative modeling framework for better interpretation of the observed volcano-hydrothermal system data)(图1)。报告摘要可见AGU摘要网址https://agu.confex.com/agu/fm15/meetingapp.cgi/Paper/59550和附录1。这可能标志了全世界第二个火山成因假说的出世。

至少三、四百年以来,火山成因惟有一个假说:火山都是从地幔上移来的高温热液岩浆形成的(图2)。地质学家、火山学家和广大世人,一直都认为、接受和运用,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。由于人们无法处理和控制高温热液岩浆,从而,这个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。同时,也造成了大量储存在成千上万座火山房内的甲烷气体,可任意地同上地壳岩石进行化学反应,释放海量化学热量,形成巨量二氧化碳和水。

2011年3月11日,日本东北地区近海发生了9级大地震(即,东日本大地震,2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake)。通过对东日本大地震、新燃岳火山(Mt Signmore Volcano)和其它地震、火山研究后(图3),我发现、提出和论证了,火山是从地核地幔来的高压甲烷气体与上地壳围岩进行化学反应的成因假说。在国内外,我已经做了很多次与火山甲烷气体成因相关的学术报告(参见附录2)。

火山是由地幔运移上来的高压甲烷气体造成的。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。

每个火山都是大天然气田,内部有各种气体、和地壳岩石还原分解分离形成的金属矿床。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。随着时间,大量高压甲烷气体从下地壳沿断层运移到火山房内,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(图4)。湖泊下部的山体内充满了各种比重大的金属矿床体。

这世界上第二个火山成因假说的出世,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,又可开采火山甲烷天然气体、其它气体矿物、金属矿物和利用火山气体热能发电等。并且,它可以让人们更加合理和更加真实地认识地球,建立更加接近真实的地球科学理论。

5给出了第一个和第二个火山成因与机理的对比。这个对比从多个方面论证了这两个火山假说对火山主要现象的不同解释。

附录 1

Abstract Text:

Many phenomena and data related to volcanoes and volcano eruptions have been observed and collected over the past four hundred years. They have been interpreted with the conventional and widely accepted hypothesis or theory of hot magma fluid from mantle. However, the prediction of volcano eruption sometimes is incorrect. For example, the devastating eruption of the Mount Ontake on Sept.27, 2014 was not predicted and/or warned at all, which caused 55 fatalities, 9 missing and more than 60 injured. Therefore, there is a need to reconsider thecause and mechanism of active volcano and its hydrothermal system. On the basis of more than 30 year study and research in geology, volcano, earthquake,geomechanics, geophysics, geochemistry and geohazards, the author has developed a new and alternative modeling framework (or hypothesis) to better interpret the observed volcano-hydrothermal system data and to more accurately predict the occurrence of volcano explosion. An active volcano forms a cone-shape mountain and has a crater with vertical pipe conduit to allow hot lava,volcanic ash and gases to escape or erupt from its chamber (Figure). The chamber locates several kilometers below the ground rocks. The active volcanos are caused by highly compressed and dense gases escaped from the Mantle of the Earth. The gases are mainly CH4 and further trapped in the upper crustal rock mass. They make chemical reactions with the surrounding rocks in the chamber. The chemical reactions are the types of reduction and decomposition. The reactions change the gas chemical compounds into steam water gas H2O, CO2, H2S, SO2 and others.The oxygen in the chemical reaction comes from the surrounding rocks. So, the product lava has a less amount of oxygen than that of the surrounding rocks.The gas-rock chemical reactions produce heat. The gas expansion and penetration power and the heat further break and crack the surrounding rock mass and make them into lavas, fragments, ashes or bombs. The pyroclastic deposits are carried out of the chamber by the gas expansion and uplift power and form the cone-shape mountain. The crust loses its rocks and the chamber becomes larger and larger. Eventually, the last eruption occurs and breaks the upper rocks and the cone mountain. The pyroclatic rocks collapse into the chamber space and leave a basin or lake.


附录 2

火山甲烷气体成因的学术报告部分记录

 

1)    日本9.0地震和天然气资源, 2011年4月15日,香港中文大学,霍英东遥感科学馆303室,香港

2)    论日本大地震、大海啸和火山的天然气成因,2011年6月7日,中国地质大学(北京),地学哲学研究所,北京

3)论日本和环太平洋地震、海啸和火山的天然气成因和能源,2011年11月3日,中国地震局地壳应力研究所,北京

4)    地震、火山的甲烷天然气成因机理,2012年7月7日,《地球深部流体与巨型成矿带及重大地质灾害学术研讨会》,北京

5)    当今地球火山的甲烷气成因和机理,第三届流体地球科学与巨型成矿带及重大自然灾害学术研讨会,2014年4月27日,中国地质大学(北京),北京

6)    当今地球活火山的地幔甲烷气成因和机理,2015年6月16日下午,專題三 板塊作用與成礦及礦產源勘探,第八屆世界華人地質大會, the 8th World Chinese Geosciences Conference,中央研究院,台北

7)    非常规甲烷天然气田:当今活火山,2015年7月29日,中科院页岩气与地质工程重点实验室,北京

8)    当今活火山的甲烷天然气成因与机理,2015年8月18日,中国科学技术大学地球与空间科学学院,合肥

9)    What can be learnt from eruptions of Mt Sginmoe Volcano before and after Tōhoku 9.0 Earthquake on March 11, 2011, in Session 3: Volcano Monitoring, Oct. 20, Seminar on East-Asia Earthquake Studies, Hotel Nikko New Century, Beijing, Oct. 19-21, 2011

10)   What Can Be Learnt from Eruptions of Mt Sginmoe Volcano before and after Tōhoku 9.0 Earthquake on March 11, 2011,Department of Geoscience, Interdisciplinary Faculty of Science and Engineering,Shimane University, Matsue, Shimane, Japan, June 22, 2012

11)   What Truth Do Geohazards Try to Tell Us?, NRC Energy, Mining and Environment, National Research Council Canada in Vancouver,Aug. 12, 2013

12)   Why our Earth’s crust not quiet? Global View of Engineering Geology and the Environment, International Symposium & 9th Asian Regional Conference of IAEG, Beijing, China, Sept. 24, 2013

13)   On methane gas cause and mechanism of active volcanoes, 13th International Conference on Gas Geochemistry, Chengdu, China,Aug. 24, 2015

14)   Why Japan and Italy Have the Severest Geohazards? The 10th Asian Regional Conference of IAEG, Kyoto, Japan, Sept. 27,2015

 

2016年1月16日18:38写成于香港大学黄克兢楼办公室

 




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