地震、霾的成因和解決方法

1 、當(dāng)代主流地震理論的缺陷

當(dāng)代地震理論存在以下五大根基性錯(cuò)誤：

1）認(rèn)為地震只是地下應(yīng)力的問(wèn)題，地下應(yīng)力強(qiáng)化超過(guò)某個(gè)地點(diǎn)的巖石強(qiáng)度發(fā)生破斷能量釋放而生震。

反問(wèn)：巖塊破斷難道唯一地決定于應(yīng)力不斷施加增大嗎？這一謬論的基本前提是假定巖塊強(qiáng)度不變。如果巖石強(qiáng)度由于某些原因而大大降低到經(jīng)受不住原有應(yīng)力（應(yīng)力不一定再增加）不也同樣可以破斷嗎？這一可能性完全被忽略了。我們的研究證明地下強(qiáng)大的H+、H、H2、He氣流在應(yīng)力場(chǎng)中會(huì)使巖石產(chǎn)生嚴(yán)重的氣裂、氣脹、氣炸，使巖塊中裂隙雪崩式地增多而強(qiáng)度大大減弱。

2）認(rèn)為地震發(fā)生只是力這種單一物理學(xué)過(guò)程。

這種片面的結(jié)論反映了狹窄、封閉、孤立的科學(xué)觀，完全不考慮地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造學(xué)、地球化學(xué)、材料斷裂學(xué)等因素，把問(wèn)題極端地簡(jiǎn)單化了。地震的發(fā)生肯定不會(huì)只是力的問(wèn)題，而是各種綜合因素施加的結(jié)果。任何單一的學(xué)科要想解決地震成因是根本不可能的，必然導(dǎo)致認(rèn)識(shí)上的困惑和預(yù)測(cè)上的無(wú)能，必然會(huì)對(duì)除地應(yīng)力以外的其它種種極有價(jià)值的眾多前兆一律采取全部否定排斥的態(tài)度。

3）根本不考慮天文因素，而實(shí)際上天文因素對(duì)地震的觸發(fā)影響至大。這樣的理論使我們喪失了很多極有價(jià)值的地震判據(jù)，致使確切預(yù)測(cè)由可能變得不可能，由可知變得不可知。

4）未加考慮廣大民眾的群監(jiān)群防的重要作用，把地震預(yù)測(cè)只看成少數(shù)科學(xué)家壟斷的研究領(lǐng)地。這就必然使社會(huì)的預(yù)測(cè)能力大受限制，大為削弱。這種西方典型的單純技術(shù)觀點(diǎn)表現(xiàn)得極為突出，很多可能性都被抹殺了。

在中國(guó)，思維方式則不一樣。古人早就告知：“以天下之目視，則無(wú)不見(jiàn)也，以天下之耳聽(tīng)，則無(wú)不聞也，以天下之心慮，則無(wú)不知也?！保ā读w？文韜》）可以把眾多震前異常的知識(shí)告訴民眾，這會(huì)使我們?cè)黾訑?shù)千萬(wàn)、數(shù)億人的監(jiān)視耳目（現(xiàn)代化信息傳遞又極其快速、方便）。另外還有其它現(xiàn)代化測(cè)量?jī)x器、裝置，信息種類可以多達(dá)上百。不怕其中部分信息不確定，只要具備戰(zhàn)略觀點(diǎn)，跨專業(yè)、跨學(xué)科進(jìn)行多源信息聚焦，肯定會(huì)大大提高預(yù)測(cè)能力和確切程度。退一萬(wàn)步說(shuō)也總比不能預(yù)測(cè)好得多。

5）“不能預(yù)測(cè)”這種極不負(fù)責(zé)任而又輕率的武斷充斥著西方（特別是美國(guó)）天生的話語(yǔ)霸權(quán)氣味。實(shí)際上是紙老虎。中華有人，奈何被此言論唬住？！怎能信這個(gè)邪？！

汶川大震我們的同胞死了近90000人，損失了幾千億元。如果還死守住地震不能預(yù)測(cè)這個(gè)擋箭牌和護(hù)身符，難道今后再發(fā)生災(zāi)難還讓大家在事前毫無(wú)預(yù)測(cè)中仍然束手待斃、橫尸遍野嗎？！在國(guó)際上人家早已明明白白地向全世界宣稱地震不能預(yù)測(cè)，這不是再明確不過(guò)地表明這個(gè)地震理論漏洞百出不管用的嗎？為什么還糊里糊涂地當(dāng)衛(wèi)道士呢？斷言對(duì)地震不能預(yù)測(cè)反而比能預(yù)測(cè)高明，這是什么邏輯？快覺(jué)醒吧！現(xiàn)在已有大量結(jié)果證明汶川地震事前確實(shí)存在時(shí)間、地點(diǎn)、強(qiáng)度上確切短臨預(yù)測(cè)的可能。

2 、地震的原因與機(jī)理

現(xiàn)今學(xué)術(shù)界關(guān)于致震的原因有很多種說(shuō)法，但多單方面地注意地震的物理顯示、物理過(guò)程，忽視了致震的其它重大可能因素，特別是化學(xué)因素。筆者認(rèn)為氣體致震應(yīng)該是地震原因的一種新思路，地球排氣作用則是地震產(chǎn)生的主因。

通過(guò)對(duì)玄武巖噴發(fā)帶上來(lái)的地幔巖捕虜體多年的信息記錄研究，筆者發(fā)現(xiàn)了一些可能孕震的地質(zhì)現(xiàn)象：

1）氣液包裹體是在深部地幔高壓高溫超臨界態(tài)地幔流體彌漫滲透中發(fā)生的氣裂記錄，是高壓氣體沿著晶體位錯(cuò)面強(qiáng)行劈入而后在應(yīng)力蠕變中愈合又把流體封閉于氣液或氣液包裹體之中。

2）地幔巖捕虜體的形成深度約50～70km，周圍壓力、溫度很高，但其巖石結(jié)構(gòu)卻出奇地松散，輕輕一摔即碎，用指甲就可扒落礦物顆粒，礦物顆粒間結(jié)合極差、極弱，巖石強(qiáng)度也只相當(dāng)于地殼火成巖的1/2～1/3。而地幔巖強(qiáng)度如此之低，蓋因在深部巖石內(nèi)部充滿了高壓氣體，氣液包裹體中所捕獲的僅僅是殘留下來(lái)的很少一部分，另外還有更多的氣體是分布于礦物顆粒間隙、微裂隙、晶體超微缺陷以及漿胞、海綿體、濁化晶之中。

3）在室溫條件下用純水對(duì)地幔巖破碎樣進(jìn)行3小時(shí)浸出。浸出液呈強(qiáng)堿性反應(yīng)，pH=10.2～10.6，這表明在巖石裂隙、礦物顆粒表面有大量超臨界態(tài)流體全巖性裂隙表面噴鍍物質(zhì)被膜。

4）用U2 3 5做為示蹤原子進(jìn)行中子活化誘發(fā)裂變徑跡的鏡下觀察，證實(shí)了裂隙吸附物質(zhì)的存在。

上述現(xiàn)象表明在上地幔的交代作用、富集作用和局部熔融發(fā)育部位是以超臨界態(tài)流體彌漫滲透為重大特征的。上地幔軟流體實(shí)質(zhì)上就是超高壓、高溫、高密度的充氣帶，也是一個(gè)孕震帶，特別是在此帶的頂部及其上的脆性巖石，乃是最易產(chǎn)生地震的震源所在處（劉國(guó)棟，1984；劉昌詮，1986；郭增建等，1979）。而無(wú)論地幔還是地殼，一旦有深部上涌流體充氣后，體積必將膨脹，產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，在其上方閉鎖部位施壓加載，當(dāng)超過(guò)巖石破壞強(qiáng)度時(shí)，即發(fā)生斷裂導(dǎo)致地震的發(fā)生。

地震的產(chǎn)生可以分為三個(gè)階段，筆者將其由深至淺命名為M（慢）-K（快）-F（發(fā)），具體如下：

1）M階段：慢過(guò)程，時(shí)間至少是以年計(jì)，長(zhǎng)者可達(dá)數(shù)百年，屬于孕震階段。這一階段處于微破裂帶，氣裂作用強(qiáng)烈。氣裂造成雙吸引：破裂吸引深部幔汁氣流在此處聚集，使氣裂作用加??；氣裂產(chǎn)生大量裂隙，又使巖石強(qiáng)度大大弱化，更易于氣裂作用的發(fā)生。而在深部幔汁氣流中，氫原子最小，最能向裂隙的最前端擠入，故氫氣在孕震中起一種特殊的氣裂作用。

氫氣致裂是通過(guò)五個(gè)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的：①氫脆：巖石和礦物晶體中充有氫氣，可以使巖石脆性增強(qiáng)，易于破碎。②氫鼓泡：氫氣可以在晶體的某些顯微裂隙、空洞中富集，使其更易斷裂，巖石中大量氣液包裹體就是證明。③高溫氫腐蝕：在高溫下，氫有特別大的化合能、斷鍵能，使礦物變質(zhì)，強(qiáng)度降低。④氫化物新相產(chǎn)生：氫有強(qiáng)的反應(yīng)能，產(chǎn)生一系列新的氫化物，例如C+4H=CH4；Fe+H=FeH等，使巖石、礦物晶體易于開(kāi)裂。⑤氫誘發(fā)裂紋。

氫氣致裂還依靠原子氫化合為分子氫產(chǎn)生的熱能與上萬(wàn)大氣壓的巨大壓力。熱能使裂隙尖端局域溫度劇升，氣體膨脹力顯著加大，上萬(wàn)大氣壓使裂隙進(jìn)一步向前開(kāi)裂。另外，肖紀(jì)美院士提出的氫的電化學(xué)反應(yīng)會(huì)在裂隙尖端形成氫富集峰，剪應(yīng)力、扭應(yīng)力、拉應(yīng)力均可引發(fā)氫致開(kāi)裂。

2）K階段：快過(guò)程，時(shí)間是幾天、幾小時(shí)的突發(fā)。這一階段氣劈（氣裂）、氣脹、氣拱共同作用，雙吸引急劇加速，該地區(qū)巖石閉鎖部位的大破裂斷開(kāi)，深度一般在數(shù)千米以下到15km區(qū)間。

氣體對(duì)溫度、壓力最為敏感，當(dāng)氣體從深部滲入軟流層（體）及低速帶中必將使其產(chǎn)生體積膨脹。氣脹所產(chǎn)生的力效應(yīng)是巨大的，而膨脹垂直向上頂拱力對(duì)致震遠(yuǎn)比水平力更重要。氣脹、氣拱作用是重要的氣力致震原因。

3）F階段：發(fā)震的爆發(fā)期，極為短促，以分秒計(jì)。這一階段為最上部爆發(fā)穿孔發(fā)震帶，地下深度可到3km。

在此需強(qiáng)調(diào)的是在地下震源活動(dòng)問(wèn)題上，雖然不少研究也認(rèn)為是流體起作用，但往往把流體當(dāng)成地下水或者熱鹵水活動(dòng)，實(shí)際上更重要的流體是地核氣體，其主要組成是高溫高壓的氫氣流。地震前后從深部向上冒出氫流的記錄很多，例如1970年原蘇聯(lián)達(dá)吉斯坦6.7級(jí)地震，H2高出空氣克拉克值5～6個(gè)數(shù)量級(jí)；我國(guó)大同、海城、唐山地區(qū)地震前后井水及大氣中氫濃度急劇增高（汪成民等，1991）。這些都是氣體致震的證明。

另外，有些深震的發(fā)生機(jī)制可能和中上地殼淺震脆性巖塊破裂不同，是由于深部氣體爆炸所致，例如在200～300km深的金伯利巖根部就有爆炸現(xiàn)象。

3 、霾的最大來(lái)源是地球排氣

霾與霧不同，霧是水汽所致，霾則是指因大量煙、塵等微粒懸浮而形成的渾濁現(xiàn)象。霾的顆粒極細(xì)。假定1cm3的泥塊如粉碎成μm級(jí)（即10-6m）大小，就是一萬(wàn)億個(gè)微粒，撒在空中就成了霾。根據(jù)筆者的研究，人為的工業(yè)、生活排放可以成霾，但濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及天然霾。天然霾是由于地球內(nèi)部排氣，地下上升的氣流把地下納米微粒流帶到地表以上的空中形成的。PM2.5>100的霾天是以天然霾為主，因此重霾在很大程度上可以說(shuō)是地球排氣造成的。

地球內(nèi)部的氣體可以分為13大類：氫類；氫化物；烴類；氮及氮化物；汞及含汞化合物；硼及硼化物；鹵素及其化合物；硫、砷、硒、碲及其化合物；碳及碳化物；氧及氧化物；惰性氣體；金屬有機(jī)化合物；納米微粒。這其中的納米微?？梢詮纳畈繃娚涞降乇砑翱罩校ǘ艠?lè)天等，1995），從金伯利巖、上地幔橄欖巖到地殼中的花崗巖、安山巖、玄武巖、隱爆角礫巖筒一直到熱液巖和大洋底淤泥都有發(fā)現(xiàn)納米微粒流。

就最近幾年的大規(guī)模重霾現(xiàn)象來(lái)看，都是短時(shí)間內(nèi)突然爆發(fā)的，其所需的微顆粒數(shù)量不是其它人為因素所能提供的。以2013年1月份北京重霾為例，重霾出現(xiàn)了四次，13號(hào)第一次出現(xiàn)，2天后被吹散，17號(hào)第二次出現(xiàn)，中間只有2天的準(zhǔn)備時(shí)間。假定霾厚2公里，覆蓋面積130萬(wàn)平方公里，這就需要100萬(wàn)噸的微顆粒，2012年全國(guó)全年微顆粒的排放量是1400多萬(wàn)噸，顯然在兩天時(shí)間內(nèi)人工是排放不出100萬(wàn)噸微顆粒的。而地球排氣帶上來(lái)的納米微粒流中包含各種金屬、非金屬的納米級(jí)超細(xì)顆粒，各種氣體在上升過(guò)程中進(jìn)行的各種反應(yīng)也能夠生成并攜帶大量的顆粒物質(zhì)，恰恰能夠?yàn)橹伥驳男纬商峁┐罅康奈㈩w粒。又因?yàn)槿藗儗?duì)于地球排氣作用的認(rèn)知有限，無(wú)法掌握其規(guī)律，故而在現(xiàn)今的認(rèn)識(shí)水平下覺(jué)得霾主要是人為造成的。其實(shí)，人為霾按日按月排放量，即使考慮到春夏秋冬排放量有起伏，大體上總有規(guī)律的變動(dòng)范圍。從現(xiàn)有少數(shù)測(cè)量資料看，北京地區(qū)大體是40～80微克/立方米（PM2.5）（等今年全年測(cè)量結(jié)果出來(lái)再確切化），也就是說(shuō)今后凡PM2.5高于80者肯定有天然霾混入，高到100～1000微克/立方米，那肯定主要是天然霾了。

4、 打深鉆是解決地震、霾災(zāi)害的根本之道

地震和霾都是地球深部排氣造成的，那么想要根治就必然要從地下深部入手。筆者認(rèn)為揚(yáng)湯止沸不如釜底抽薪，打深鉆將鬧災(zāi)的那部分深部氣體人工提前排放出來(lái)，是借自然之力克制自然力的四兩撥千斤的巧妙之策，是治震、治霾的根本解決之道。

打深鉆直通到地下的氣源體或者氣源體上部的斷裂帶，將地球內(nèi)部中地殼和上地幔的高壓氣流大氣囊打開(kāi)，降低對(duì)上方脆性巖塊閉鎖部位的壓力，減輕其氣裂、氣劈、氣脹、氣爆、氣拱等作用，從而避免地震的發(fā)生。同時(shí)通過(guò)深鉆收集地下氣流，降低這一區(qū)域的地下氣體上升強(qiáng)度，減少地下氣體的突發(fā)性排放，減少該氣流向大氣中攜帶的微顆粒，從而降低致霾的可能。這樣就可以將孕災(zāi)的過(guò)程從負(fù)面反饋轉(zhuǎn)化為正面反饋，改變過(guò)程方向。

有人怕此舉會(huì)闖禍，就怕像打開(kāi)了潘多拉盒子，魔鬼出來(lái)了無(wú)法收拾，其實(shí)大可不必。謝學(xué)錦先生在1995年就提出整個(gè)地球都在“漏氣”，已被山東、皖北、若爾蓋、奧林匹克壩等地的地球化學(xué)填圖所證實(shí)，這說(shuō)明地球自身本就在放氣。而打深鉆只是放出危險(xiǎn)臨界的那一小部分氣，即可控制它在地下的聚集量，使它達(dá)不到臨界點(diǎn)，與地球自然放氣比較簡(jiǎn)直就是九牛一毛罷了。

筆者針對(duì)地震與霾的不同分別設(shè)計(jì)出了兩種方案，以供參考。

1、治震

在華北盆地設(shè)計(jì)打600口深鉆，可以很好地消除或降低地震。

我們國(guó)家的重級(jí)地震大多出現(xiàn)在西部，東部大江以南地質(zhì)條件決定了在可見(jiàn)的未來(lái)不會(huì)有大的地震，東北大震的可能性也比較小，最具威脅的是華北地區(qū)。華北是我國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化重心和心臟，一旦發(fā)生大地震，后果不可估量。筆者曾托人幫忙統(tǒng)計(jì)過(guò)渤海盆地周邊地區(qū)自有文字記載（公元495年）至今的各次地震（5級(jí)以上者），發(fā)現(xiàn)上世紀(jì)70年代從1975年到1978年4年就發(fā)生了5次高于6級(jí)的地震，渤海和四周又是中國(guó)大陸近代地殼運(yùn)動(dòng)特別活躍的地區(qū)，但是自1978年以后，至今仍未發(fā)生過(guò)高于6級(jí)的地震。平靜越久，爆發(fā)的可能性和爆發(fā)強(qiáng)度都可能越大，需要特別注意。依筆者研究，久無(wú)大震與勝利油田、遼河油田、華北油田、大港油田、冀東油田和海上油田數(shù)十萬(wàn)口油井開(kāi)采三十多年的大量放氣有關(guān)。這方面學(xué)術(shù)界不少的研究論文都表明，國(guó)內(nèi)外各大油氣田開(kāi)發(fā)之后地震頻度明顯減少，強(qiáng)度明顯降低。但誰(shuí)也無(wú)法保證僅靠上述油田鉆井放氣就能不再發(fā)生大地震，如果我們把打鉆放氣擴(kuò)大到整個(gè)華北地區(qū)就更增加了大區(qū)域減震的可能性。

另外，現(xiàn)有油氣田打的井都比較淺，大約3000～4000米。本方案鉆井屬于深鉆，大約8000～12000米，對(duì)地球放氣的效果當(dāng)更為顯著。

2、治霾

通過(guò)深鉆收集地下氣流治霾首先要搞清楚地下氣流排放對(duì)霾的影響程度，可以通過(guò)4個(gè)途徑獲得：①通過(guò)大氣升溫幅度計(jì)算日排氣量；②排塵量等大氣PM測(cè)定值；③地下鉆孔測(cè)量；④人為實(shí)驗(yàn)。PM2.5等微粒非常之輕，可以在大氣中懸浮幾天不下落，這就意味著地下氣流強(qiáng)度不大，輕微蒸騰即可，少數(shù)鉆井放氣即可控制大面積地下氣流強(qiáng)度。又因重霾主要出現(xiàn)在京津地區(qū)且最為嚴(yán)重，故此方案也以京津地區(qū)為例。

京津地區(qū)面積約3×10⁴km2，假定霾厚1km，那么霾的總體積就是3×10⁴km2×1km=3×10⁴km3=3×10⁴×109m3=3×101 3m3。如果每立方米地下氣流可攜帶上來(lái)1g（1×10⁶μg）微顆粒，PM2.5為1000，需求渾濁氣體×10^-3m3，則需地下排放氣體10¹⁰m3；如果PM2.5為100，需求渾濁氣體10^-4m3，則需地下排放氣體109m3。8000米深井如果每年出氣約1億立方米，10口井每年就可出氣10億立方米，將其收集不排入空中即可治霾。假定每口井每天出氣10萬(wàn)立方米，3年也可見(jiàn)效。

本文探討的是自然霾的防治問(wèn)題，另外的人為霾當(dāng)然也要加大治理力度。須加強(qiáng)調(diào)，人為霾和天然霾總是混在一起，任何情況下，二者很難分開(kāi)治理。

對(duì)于打深鉆可能引起的疑慮筆者也做了考慮，在此處稍作解釋。

1）深鉆的經(jīng)費(fèi)是否太多？

眾所周知，鉆井越深成本越大。我們不必要每個(gè)深度都取巖心，依靠精細(xì)測(cè)井技術(shù)，控制性取芯2～3%即夠，會(huì)大大減少經(jīng)費(fèi)。而打鉆可以開(kāi)發(fā)深氣、深地?zé)崮茉?，也許可以完全抵消、償還全部投資。只要開(kāi)始部分投入，以后還可以以戰(zhàn)養(yǎng)戰(zhàn)，滾動(dòng)開(kāi)發(fā)?，F(xiàn)在的國(guó)力、省力強(qiáng)大，不會(huì)由于經(jīng)費(fèi)卡殼。而且一次大的地震帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和災(zāi)后重建投入與這些經(jīng)費(fèi)相比，也就不算什么了。

2）有沒(méi)有打12000米深鉆的鉆機(jī)？

現(xiàn)國(guó)內(nèi)已經(jīng)有12000米的深鉆鉆機(jī)生產(chǎn)，過(guò)去不少地方也已經(jīng)開(kāi)鉆過(guò)8000～9000米的深鉆。當(dāng)然，此深鉆機(jī)還有不少的技術(shù)難題攻關(guān)，也不一定都要打到12000米，找好溝通充氣體的上部斷裂帶即可。

3）井位如何選擇？

這要求衛(wèi)星、航空、地面、地下地球物理的大規(guī)模高科技測(cè)量，在技術(shù)上沒(méi)有多大問(wèn)題。

4）會(huì)不會(huì)因?yàn)樯钽@放氣引發(fā)新的自然災(zāi)害？

不可能。因?yàn)樯钽@早就在世界很多地區(qū)打了，沒(méi)出現(xiàn)由于它引發(fā)什么災(zāi)害。

5）深鉆放氣防治地震、重霾在國(guó)際上有何進(jìn)展？如沒(méi)有先例是否等其他國(guó)家將這一難題解決后再考慮此方案？

放氣減災(zāi)無(wú)先例，國(guó)際上已完成的深鉆均不是用來(lái)排氣減災(zāi)的。這需要中國(guó)人敢為天下先來(lái)闖，不必迷信洋人。西方學(xué)術(shù)界的主流觀念仍是固體地球觀這種幾百年的老概念，不知道地球內(nèi)部氣圈的存在，也不知道這些氣圈既是能源生福也可產(chǎn)生自然災(zāi)害造禍。

中國(guó)自然災(zāi)害如此多發(fā)、深重，等不得！這么多年來(lái)從未見(jiàn)到敢于主動(dòng)向大自然進(jìn)攻的想法，而筆者的方案是個(gè)引子，歡迎今后有更合理的治災(zāi)方案。