2017年12月12日 星期二
中国矿业报订阅

青藏高原冻土区“水火山”揭秘

2017-12-7 16:15:58 来源:中国矿业报 作者:王平康

火山是自然界中一种较为常见的地貌形态。通常所说的火山最基本的特征是由地下高温岩浆喷发形成。在陆上冻土区和海底还存在一种常与可燃冰(学名“天然气水合物”)有成因联系的泥火山,则是由地下低温泥浆喷出形成。那何谓“水火山”?据西藏唐古拉山地区当地人说,在发育冻胀丘的地方有时会发生自然爆炸现象,其声如雷,喷出几米高的水柱,炸起的石块抛向四方,同时冒出大量气体。数十分钟后平息,并留下一个大陷穴,便被称之为“水火山”。至今,虽然尚未有人用影像记录到其爆发的过程,但在广袤的青藏高原冻土区一个个天然的大陷穴却是真真切切存在的。长期以来,这种现象被视为西藏未解之迷之一,民间流传着多个版本的神话传说,给藏区这片土地蒙上了一层厚厚的神秘面纱。

无独有偶,自2014年以来,在位于极地冻土区的俄罗斯西伯利亚北部亚马尔半岛陆续发现了几十个直径达数十米的“天坑”,引起了俄罗斯地质学家的高度关注。经过近几年的调查研究,俄罗斯地质学家认为这种“天坑”是由于异常温暖的气候条件在地表形成的热量,与地质断层作用造成大量可燃冰分解释放出的天然气相遇后,在地下引起爆炸所致。随后地质学家们发出警告称,西伯利亚北部还会发生剧烈的甲烷爆炸,并可能形成新的巨坑,将直接危及北部城镇和天然气管道安全,同时已将卫星监测发现的一些由冰和土壤构成的、隆起的冰丘圈定为潜在爆炸区。可见,不管是在我国青藏高原冻土区发现的“水火山”,还是西伯利亚极地冻土区发现的“天坑”,在喷发的规模、形态方面都有着极大的相似性。那么,它们的成因是否相似?就让我国的地质学家们带您一探究竟。

中国地质调查局油气资源调查中心有着一支常年在青藏高原冻土区寻找“可燃冰”的调查研究队伍,自2008年在祁连山地区钻探获得可燃冰样品以来,在进行可燃冰资源调查的同时,对其稳定性及所引起的地质环境效应问题也日益关注,祁连山地区逐渐成为研究“水火山”成因的一个绝佳地方。2013年,他们进行可燃冰钻探时,在浅部地层钻遇高压浅层天然气,出现强烈气喷现象,点燃后火焰高达3米~4米,持续72小时焰高无减小趋势,估算气体流量达4800立方米/日。随后,经过深入研究,他们发现浅层天然气主要源于可燃冰的分解,经断裂系统向上溢散后被渗透率极低的含冰冻土层封盖或圈闭于浅部地层之中。数值模拟结果显示,随着气候持续变暖,地表温度升高,冻土层退化变薄,浅层天然气作为可燃冰矿藏的衍生物将会普遍存在于浅部地层中,并且越聚集压力越大,在松软地层处便会上拱形成形如冻胀丘的“丘”形地貌。当含冰冻土层进一步消融无法对其封盖或圈闭时,即达到一个临界点时,这些具有高压的浅层天然气便以气爆的形式破土而出,同时携带大量地层水一起喷出,所形成的地表陷穴大小和形态则主要跟浅层气藏的规模和浅部地层岩性有关,由此演绎出了“水火山”形成的整个地质过程。

可见,可燃冰是陆地冻土区“水火山”和“天坑”形成的主要诱因。我们在一步步揭开这些自然界神秘面纱的同时,似乎自然界也在给我们一种警示,赋存于冻土区的可燃冰除作为一种丰富的能源资源外,随着全球气候变暖,还是一个麻烦的制造者,将通过间接形式,以“水火山”或“天坑”等对冻土区基础设施建设、生态环境保护和牧民生活生产造成直接破坏性影响。地质调查是探索地球奥秘、解决资源环境问题和地球科学问题的活动,当我们逐步查明事情真相的时候,不仅要做到知其然、知其所以然,还要做到如何预防灾害的发生和降低灾害的破坏程度,这才是地质调查的大义所在。面对茫茫雪域高原,可燃冰调查研究工作仍任重道远。□

(作者单位:中国地质调查局油气资源调查中心)

矿业报官方微博

返回新闻