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地下自燃之谜
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马志飞
2010年6月8日，《天府早报》发布一则消息：“5·12”汶川大地震重灾区之一的四川省北川羌族自治县陈家坝乡出现了一起怪现象，龙坪村一座大山在地震时崩塌，“飞”过河对岸形成了巨大堆积体。从地震发生至今，这个堆积体没有人点火，却一直往外冒烟而且还伴有呛鼻的气味。
有人猜测：由于堆积体掩盖的地方曾经是硫磺矿，可能是下面的硫磺在燃烧；也有人认为是地震导致地表产生新的裂隙，这可能与地下冒出来的浅层天然气有关；还有人认为，这可能是地热异常的表现。
究竟是什么原因造成的呢？虽众说纷纭，却都论据不足，莫衷一是。人常说“上天容易入地难”，由于地质结构的复杂性，生活在地球上的人们始终对我们脚下的土地难以有深入的了解，地球深部究竟是什么样子的？地球内部每天都在发生着哪些变化？谁也不能给出完全正确的答案，更多的奥秘等待着我们不断去探寻……
自燃之怪现象
说起自燃，大家应该都明白是怎么一回事。它其实就是在没有外来火源的作用下，可燃物靠自热或外热而发生燃烧的现象。一般情况下，可燃物质和空气接触时都会发生氧化过程，虽然过程缓慢，但如果在氧化过程中释放出的热量被积累起来，就会逐渐升高温度，一旦达到燃点便会燃烧起来。在我们日常生活中，这是很常见的一种现象，经常有新闻报道，某汽车在行驶过程中突然着火，更为恐怖的是，还曾有媒体报道说出现过人体自燃事件，尽管人们对这些事情的真实性表示过怀疑，但自燃现象确是实实在在的科学。
从20世纪70年代初开始，广东省茂名市茂港区羊角镇爱群村村委会后面的一条长约一公里、宽约三百米、深达三十多米的深沟就一直不停地燃烧着，不时还发出噼噼啪啪的响声，到如今，这条沟已经持续燃烧了30多年。有人怀疑是附近的油页岩通过裂缝与空气接触而燃烧。
2004年10 月，辽宁省沈阳市皇姑区昆山西路的辽宁省旧机动车交易中心有人发现在一处小洞中有火苗冒出来。火苗因何而起？引起众人猜测。后来，经调查发现，此处以前曾经是一片垃圾场，可能是地下垃圾发酵后产生大量甲烷气体，遇火后燃烧。
2008年11月底开始，贵州省桐梓县燎原镇桥头村一新修公路边山体内出现多处火苗，但并未引起人们重视，此后的一个多月里，燃烧愈演愈烈，又新增多处着火点，而且有些火苗已经持续燃烧了数十天。尽管当地正是寒冬季节，且多数时候都在下雨，但燃烧一直都没有停止过。莫名其妙的燃烧引起了大家的恐慌，都担心这或许是火山爆发或地震侵袭的前兆。后来经过桐梓县消防中队的现场调查，发现这里燃烧的气体中石油液化气的含量竟然高达21%!
但是当地国土部门的工作人员介绍说，桐梓县并没有石油天然气矿藏，那这些石油液化气是哪里冒出来的呢？遗憾的是，迄今为止，起火原因尚没有统一的定论。
关于“自燃”的推测
燃烧是一种发光发热的剧烈的化学反应，它的产生必须具备三要素：可燃物（如煤）、助燃物（如氧气）和达到燃点的温度，三者缺一不可。因此，试图查明地下自燃如何成因，也必须从这三个方面去考虑。
可燃物是什么？可燃物的种类有很多种，既包括钾、钠、镁、磷、硫等无机单质，还包括一氧化碳、磷化氢等无机化合物，更多的则是煤炭、石油、天然气、木材等有机可燃物。由于地球上的可燃物质均以气态、液态、固态或混合形态储存于大气圈、水圈和岩石圈之中，因此种类丰富，来源广泛，具备形成燃烧的物质条件。相比之下，以气态形式赋存的物质与氧气的接触面积最大，最易于燃烧。
地下物质的自燃，若是固体物质则很容易查明其原因，一般是可燃有机岩，即由生物有机质沉积形成的具有燃烧能力的矿物和岩石，如石油、天然气、煤、固体沥青、油页岩等，其组成元素主要是碳和氢。若是气体自燃，一般难以直接分辨，所以人们猜测能够燃烧的气体是通过裂缝自地下冒出来的，如煤矿中的瓦斯气体、油气藏中溢出的天然气等，这是有一定道理的。
助燃物是什么？助燃物是支持燃烧的物质，一般指氧或氧化剂，主要指空气中的氧。我们知道地球大气中氧含量为21%，78%都是氮气，其余1%为二氧化碳和少量惰性气体。但就是这21%的氧气不仅供养着地球上的万千生灵，还给各种燃烧现象提供了良好的“帮助”作用。在密闭的地下空间，由于缺乏氧气的不断供给，一般很难发生持续的燃烧，而且在同温同压下，二氧化碳的比重大于氧气，越往地下深部，氧气的含量就会越少，也就越难以支持燃烧。所以，我们的肉眼能看到的地下燃烧通常都发生在很浅的地表。
地下的温度有多高？地球是一个巨大的热库，内部的总热能量约为地球上全部煤炭储量的一亿七千万倍。但是，就温度而言，各个深度圈层的温度差异很大。地球的表层，深度在15米范围之内，称为外热带，其热量主要主要来自太阳辐射热；在这一层以下，为温度常年不变层，称常温层，这个深度上温度常年保持不变，基本等于当地年平均温度；再往下几十公里的地壳，为内热带，其热量主要来自地球内部，其温度随深度而变化，根据统计，平均深度增加100米地温增高3℃，但各地增温率不同，且由上向下逐渐变小。地壳底部温度约为900～1000℃，地幔下部和地核温度约为2000～6000℃之间。因此，我们能够理解为什么火山能够从很深的地下以高温液体的形式喷发出来，但我们不解的是，为什么在温度很低的浅层地表也能引起物质的燃烧呢？看来，只有解决了地下温度之谜，才能真正解决地下自燃之谜。
有人推测，很多地下自燃情况的发生都算不上真正的“自”燃，很可能只是某人无意中扔下的一个烟头引起的。在具备了可燃物、助燃物两个物质条件的前提下，只需增加其温度达到燃点即可，一个小小的烟头便能引发燎原之势。
或许真的是人们自己在捣鬼，还故意增添几分神秘。但也不完全是这样，比如，在我国东北地区大小兴安岭林区和新疆阿尔泰林区，常常出现一种森林火灾，这种火灾就不是人为造成的，而且已经经过科学研究证明，确实是自燃现象。由于森林里面枯枝落叶甚多，堆积在地上形成一层厚厚的腐殖质层，在长期的氧化过程中不断累积释放出来的热量，逐渐升高温度，待达到燃点时便会冒烟起火。此外，还有一种更为恐怖的自燃现象——煤层自燃，也非人为造成。
地下煤层自燃
煤层的自燃是最常见的一种地下自燃现象。由于人类的开采活动，破坏了煤层的完整性，加大了煤炭与空气的接触面积，发生氧化作用使煤的温度升高，就容易引起自燃。煤层露头、储煤场等地都是容易引起煤自燃的场所。
虽然地球上煤炭资源丰富，但每年因自燃被白白烧掉的资源量大得惊人。我国是世界上产煤最多的国家之一，可地下火每年燃烧的煤就超过2亿吨！除此之外，煤层自燃还常常引起煤矿火灾、爆炸，严重影响煤矿生产和安全，燃烧释放出的大量有毒有害气体还引发了一系列生态环境问题。
我国的新疆煤田，是世界上煤田火灾最严重的地方之一，地下自燃火区分布广泛，从北部的阿勒泰草原到南部的帕米尔高原都有发生，而且燃烧历史很长，专家们根据一些燃烧后的碎片推断，新疆的一些煤田早在几十万年前就已经在起火燃烧了。
不仅我国如此，世界各地主要产煤国家都不同程度地面临着煤层自燃灾害，如印度、俄罗斯、美国、澳大利亚、印度尼西亚等。
美国费城西北部的桑塔利亚，原本是一个宁静美丽的小镇，后来有人在这里开了煤矿，在给小镇带来繁华和富裕的同时，也带来了一场灭顶之灾。1962年5月，有人在废弃的矿坑了发现了微微燃烧的火苗，可从那以后，这里的火苗再也没有熄灭过。虽然当地居民想尽一切办法和越燃越旺的大火作斗争，但都以失败而告终，最后不得不搬离家乡，任其自生自灭。这座城镇也被许多媒体评为“各种灾难催生的10大‘鬼城’”之一。
面对世界上的种种不解，我们始终怀着一颗虔诚的求知之心试图揭开这神秘的面纱，但在求知过程中我们仍需牢记：星星之火，可毁滔滔林海。当我们发现有野火出现时，无论能否查找到确切的原因，都需要想方设法及早扑救，将危险控制在萌芽之中，万万不可掉以轻心。原文载于《百科知识》2010年7B期
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