地震、霾的成因和解決方法

1 、當代主流地震理論的缺陷

當代地震理論存在以下五大根基性錯誤：

1）認為地震只是地下應力的問題，地下應力強化超過某個地點的巖石強度發生破斷能量釋放而生震。

反問：巖塊破斷難道唯一地決定于應力不斷施加增大嗎？這一謬論的基本前提是假定巖塊強度不變。如果巖石強度由于某些原因而大大降低到經受不住原有應力（應力不一定再增加）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大的H+、H、H2、He氣流在應力場中會使巖石產生嚴重的氣裂、氣脹、氣炸，使巖塊中裂隙雪崩式地增多而強度大大減弱。

2）認為地震發生只是力這種單一物理學過程。

這種片面的結論反映了狹窄、封閉、孤立的科學觀，完全不考慮地質學、構造學、地球化學、材料斷裂學等因素，把問題極端地簡單化了。地震的發生肯定不會只是力的問題，而是各種綜合因素施加的結果。任何單一的學科要想解決地震成因是根本不可能的，必然導致認識上的困惑和預測上的無能，必然會對除地應力以外的其它種種極有價值的眾多前兆一律采取全部否定排斥的態度。

3）根本不考慮天文因素，而實際上天文因素對地震的觸發影響至大。這樣的理論使我們喪失了很多極有價值的地震判據，致使確切預測由可能變得不可能，由可知變得不可知。

4）未加考慮廣大民眾的群監群防的重要作用，把地震預測只看成少數科學家壟斷的研究領地。這就必然使社會的預測能力大受限制，大為削弱。這種西方典型的單純技術觀點表現得極為突出，很多可能性都被抹殺了。

在中國，思維方式則不一樣。古人早就告知：“以天下之目視，則無不見也，以天下之耳聽，則無不聞也，以天下之心慮，則無不知也。”（《六韜？文韜》）可以把眾多震前異常的知識告訴民眾，這會使我們增加數千萬、數億人的監視耳目（現代化信息傳遞又極其快速、方便）。另外還有其它現代化測量儀器、裝置，信息種類可以多達上百。不怕其中部分信息不確定，只要具備戰略觀點，跨專業、跨學科進行多源信息聚焦，肯定會大大提高預測能力和確切程度。退一萬步說也總比不能預測好得多。

5）“不能預測”這種極不負責任而又輕率的武斷充斥著西方（特別是美國）天生的話語霸權氣味。實際上是紙老虎。中華有人，奈何被此言論唬?。?！怎能信這個邪？！

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測這個擋箭牌和護身符，難道今后再發生災難還讓大家在事前毫無預測中仍然束手待斃、橫尸遍野嗎？！在國際上人家早已明明白白地向全世界宣稱地震不能預測，這不是再明確不過地表明這個地震理論漏洞百出不管用的嗎？為什么還糊里糊涂地當衛道士呢？斷言對地震不能預測反而比能預測高明，這是什么邏輯？快覺醒吧！現在已有大量結果證明汶川地震事前確實存在時間、地點、強度上確切短臨預測的可能。

2 、地震的原因與機理

現今學術界關于致震的原因有很多種說法，但多單方面地注意地震的物理顯示、物理過程，忽視了致震的其它重大可能因素，特別是化學因素。筆者認為氣體致震應該是地震原因的一種新思路，地球排氣作用則是地震產生的主因。

通過對玄武巖噴發帶上來的地幔巖捕虜體多年的信息記錄研究，筆者發現了一些可能孕震的地質現象：

1）氣液包裹體是在深部地幔高壓高溫超臨界態地幔流體彌漫滲透中發生的氣裂記錄，是高壓氣體沿著晶體位錯面強行劈入而后在應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，但其巖石結構卻出奇地松散，輕輕一摔即碎，用指甲就可扒落礦物顆粒，礦物顆粒間結合極差、極弱，巖石強度也只相當于地殼火成巖的1/2～1/3。而地幔巖強度如此之低，蓋因在深部巖石內部充滿了高壓氣體，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地幔巖破碎樣進行3小時浸出。浸出液呈強堿性反應，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流體全巖性裂隙表面噴鍍物質被膜。

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

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

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

1）M階段：慢過程，時間至少是以年計，長者可達數百年，屬于孕震階段。這一階段處于微破裂帶，氣裂作用強烈。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?。粴饬旬a生大量裂隙，又使巖石強度大大弱化，更易于氣裂作用的發生。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。

氫氣致裂是通過五個反應來實現的：①氫脆：巖石和礦物晶體中充有氫氣，可以使巖石脆性增強，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，強度降低。④氫化物新相產生：氫有強的反應能，產生一系列新的氫化物，例如C+4H=CH4；Fe+H=FeH等，使巖石、礦物晶體易于開裂。⑤氫誘發裂紋。

氫氣致裂還依靠原子氫化合為分子氫產生的熱能與上萬大氣壓的巨大壓力。熱能使裂隙尖端局域溫度劇升，氣體膨脹力顯著加大，上萬大氣壓使裂隙進一步向前開裂。另外，肖紀美院士提出的氫的電化學反應會在裂隙尖端形成氫富集峰，剪應力、扭應力、拉應力均可引發氫致開裂。

2）K階段：快過程，時間是幾天、幾小時的突發。這一階段氣劈（氣裂）、氣脹、氣拱共同作用，雙吸引急劇加速，該地區巖石閉鎖部位的大破裂斷開，深度一般在數千米以下到15km區間。

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

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

在此需強調的是在地下震源活動問題上，雖然不少研究也認為是流體起作用，但往往把流體當成地下水或者熱鹵水活動，實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年原蘇聯達吉斯坦6.7級地震，H2高出空氣克拉克值5～6個數量級；我國大同、海城、唐山地區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，有些深震的發生機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象。

3 、霾的最大來源是地球排氣

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象。霾的顆粒極細。假定1cm3的泥塊如粉碎成μm級（即10-6m）大小，就是一萬億個微粒，撒在空中就成了霾。根據筆者的研究，人為的工業、生活排放可以成霾，但濃度遠遠不及天然霾。天然霾是由于地球內部排氣，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是地球排氣造成的。

地球內部的氣體可以分為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艠诽斓龋?995），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現納米微粒流。

就最近幾年的大規模重霾現象來看，都是短時間內突然爆發的，其所需的微顆粒數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，重霾出現了四次，13號第一次出現，2天后被吹散，17號第二次出現，中間只有2天的準備時間。假定霾厚2公里，覆蓋面積130萬平方公里，這就需要100萬噸的微顆粒，2012年全國全年微顆粒的排放量是1400多萬噸，顯然在兩天時間內人工是排放不出100萬噸微顆粒的。而地球排氣帶上來的納米微粒流中包含各種金屬、非金屬的納米級超細顆粒，各種氣體在上升過程中進行的各種反應也能夠生成并攜帶大量的顆粒物質，恰恰能夠為重霾的形成提供大量的微顆粒。又因為人們對于地球排氣作用的認知有限，無法掌握其規律，故而在現今的認識水平下覺得霾主要是人為造成的。其實，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，大體上總有規律的變動范圍。從現有少數測量資料看，北京地區大體是40～80微克/立方米（PM2.5）（等今年全年測量結果出來再確切化），也就是說今后凡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。筆者認為揚湯止沸不如釜底抽薪，打深鉆將鬧災的那部分深部氣體人工提前排放出來，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，將地球內部中地殼和上地幔的高壓氣流大氣囊打開，降低對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，從而避免地震的發生。同時通過深鉆收集地下氣流，降低這一區域的地下氣體上升強度，減少地下氣體的突發性排放，減少該氣流向大氣中攜帶的微顆粒，從而降低致霾的可能。這樣就可以將孕災的過程從負面反饋轉化為正面反饋，改變過程方向。

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

筆者針對地震與霾的不同分別設計出了兩種方案，以供參考。

1、治震

在華北盆地設計打600口深鉆，可以很好地消除或降低地震。

我們國家的重級地震大多出現在西部，東部大江以南地質條件決定了在可見的未來不會有大的地震，東北大震的可能性也比較小，最具威脅的是華北地區。華北是我國的政治、經濟、文化重心和心臟，一旦發生大地震，后果不可估量。筆者曾托人幫忙統計過渤海盆地周邊地區自有文字記載（公元495年）至今的各次地震（5級以上者），發現上世紀70年代從1975年到1978年4年就發生了5次高于6級的地震，渤海和四周又是中國大陸近代地殼運動特別活躍的地區，但是自1978年以后，至今仍未發生過高于6級的地震。平靜越久，爆發的可能性和爆發強度都可能越大，需要特別注意。依筆者研究，久無大震與勝利油田、遼河油田、華北油田、大港油田、冀東油田和海上油田數十萬口油井開采三十多年的大量放氣有關。這方面學術界不少的研究論文都表明，國內外各大油氣田開發之后地震頻度明顯減少，強度明顯降低。但誰也無法保證僅靠上述油田鉆井放氣就能不再發生大地震，如果我們把打鉆放氣擴大到整個華北地區就更增加了大區域減震的可能性。

另外，現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，對地球放氣的效果當更為顯著。

2、治霾

通過深鉆收集地下氣流治霾首先要搞清楚地下氣流排放對霾的影響程度，可以通過4個途徑獲得：①通過大氣升溫幅度計算日排氣量；②排塵量等大氣PM測定值；③地下鉆孔測量；④人為實驗。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度不大，輕微蒸騰即可，少數鉆井放氣即可控制大面積地下氣流強度。又因重霾主要出現在京津地區且最為嚴重，故此方案也以京津地區為例。

京津地區面積約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10萬立方米，3年也可見效。

本文探討的是自然霾的防治問題，另外的人為霾當然也要加大治理力度。須加強調，人為霾和天然霾總是混在一起，任何情況下，二者很難分開治理。

對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）深鉆的經費是否太多？

眾所周知，鉆井越深成本越大。我們不必要每個深度都取巖心，依靠精細測井技術，控制性取芯2～3%即夠，會大大減少經費。而打鉆可以開發深氣、深地熱能源，也許可以完全抵消、償還全部投資。只要開始部分投入，以后還可以以戰養戰，滾動開發。現在的國力、省力強大，不會由于經費卡殼。而且一次大的地震帶來的經濟損失和災后重建投入與這些經費相比，也就不算什么了。

2）有沒有打12000米深鉆的鉆機？

現國內已經有12000米的深鉆鉆機生產，過去不少地方也已經開鉆過8000～9000米的深鉆。當然，此深鉆機還有不少的技術難題攻關，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？

這要求衛星、航空、地面、地下地球物理的大規模高科技測量，在技術上沒有多大問題。

4）會不會因為深鉆放氣引發新的自然災害？

不可能。因為深鉆早就在世界很多地區打了，沒出現由于它引發什么災害。

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

放氣減災無先例，國際上已完成的深鉆均不是用來排氣減災的。這需要中國人敢為天下先來闖，不必迷信洋人。西方學術界的主流觀念仍是固體地球觀這種幾百年的老概念，不知道地球內部氣圈的存在，也不知道這些氣圈既是能源生福也可產生自然災害造禍。

中國自然災害如此多發、深重，等不得！這么多年來從未見到敢于主動向大自然進攻的想法，而筆者的方案是個引子，歡迎今后有更合理的治災方案。