地理地質本科學術論文范文
地理地質本科學術論文范文
工程地質勘察的對象是經歷了漫長的地質歷史年代而生成的地質體，其性狀、特征均與地理位置有關，因此，地理信息系統(tǒng)技術應用于勘察行業(yè)，已成為城市勘察工作的趨勢。下面是學習啦小編為大家整理的地理地質本科學術論文范文，供大家參考。
地理地質本科學術論文范文篇一
《 靜?？h農村集中供水工程的實踐與啟示 》
摘 要: 解決好農村居民飲水安全問題是建設社會主義新農村的重要內容。天津市靜海縣水務局圍繞水旱從人、人水和諧的治水目標，探索出農村連片集中供水的新模式: 科學規(guī)劃、標準化建設、企業(yè)化經營、專業(yè)化管理，壯大了水利行業(yè)的自身產業(yè)，在全縣農村范圍內實現了農村供水城市化。
關鍵詞: 農村飲水; 集中供水工程; 天津市
靜海縣水是生命之源，是人類生存的基礎，獲得安全飲水是人類的基本需求，讓每個人都得到安全飲水是人類的共同愿望。為廣大農村群眾和鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民提供安全、方便的飲水，是社會發(fā)展的必然要求，是建設社會主義新農村的重要內容之一，有利于促進農村社會經濟發(fā)展，提高農村人口素質，穩(wěn)定農村社會秩序。
1 農村飲水現狀
靜?？h位于天津市西南部，東與天津市大港區(qū)為鄰、東北隔獨流減河與西青區(qū)相望、其余各向為河北省諸市環(huán)繞，有大清河、獨流減河、馬廠減河流經全境，全縣總面積 1 414. 9 km2，轄 16 個鎮(zhèn)和兩個鄉(xiāng) 383 個行政村，總人口 55 萬人，農村人口44. 7 萬人。
全縣除縣城 5 個街道和周邊的東五里、胡家園、下三里、大邱莊 4 個街道及縣直單位飲用天津市自來水公司的水外，其他村都是以縣水務局建設的集中供水廠為水源。各村鋪設輸水管道，各戶安裝水表，集中供水廠以恒壓變頻的方式通過臭氧消毒 24 h 全天候高壓供水。
現在全縣有 30 處集中供水廠，供水村莊 355個，供水人口 41. 7 萬人，實現了農村集中供水工程的全覆蓋。
2 農村供水工程的發(fā)展、規(guī)劃和成效2. 1 供水工程的發(fā)展新中國成立后人民當家作主，集體找水源、挖水井。20 世紀五六十年代廣大人民群眾是從土井或坑塘、溝渠內擔水、拉水吃，飲水條件很差，有的水源地距村 2 ～3 km，人們的生產、生活極不便利。
70 年代鑿井技術普遍推廣，各村陸續(xù)打了飲水機井，70 年代末—80 年代初各村都有一眼深機井作為飲水水源，又相繼鋪設了供水管道，機井水直接入戶。雖然設備簡陋，但人民群眾的飲水條件得到了改善。然而這些供水工程都是由各村村委會管理，沒有相應的管理措施，重建輕管現象嚴重，村委會拿不出資金投入其運行和管理，供水系統(tǒng)得不到定期的維修和保養(yǎng)，更談不上更新改造。有的村機井壞了村委會拿不出錢維修，村民只能到別的村拉水，造成農村飲水條件跟不上時代的發(fā)展，供需矛盾日趨加大。
世紀之交連續(xù)七、八年的干旱使靜?？h水源嚴重枯竭，靜?？h又沒有外來水源，地下水位急劇下降，20 世紀七八十年代開鑿的機井大都是兩結構井管，變徑處已在深水位以上，井泵接觸不到水，造成“卡脖”使機井報廢。到 2001 年底，全縣有近200 個村 20 多萬人出現飲水困難?？h水利局按照“先生活，后生產”的原則，新打機井 156 眼，解決了這 200 個村的飲水困難。但是各村仍是各自為政，單村供水，供水工程由各村委會自主管理，水源調配仍是多頭分散管理，一些供水設施報廢，管理體制不健全、不完善，水利資金的投入只能發(fā)揮出短期效益，很難使供水工程達到良性循環(huán)，發(fā)揮出長期效益。
供水工程暴露出下列幾種問題: ( 1) 原有管網老化失修，銹蝕嚴重，“跑冒滴漏”現象普遍發(fā)生。部分地區(qū)造成供水的二次污染，飲用水細菌總數嚴重超標，直接影響廣大農村居民身體健康。( 2) 配水管網設施缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和管理。隨著居民人數的增加，村莊規(guī)模不斷擴大，供水管道私搭亂接，管徑過細，形成“卡脖子”現象，爆管事故隨時可能發(fā)生，加之老的管網缺乏必要的閥門控制，管網一處出現事故，造成全村或村莊大部分地方停水，給供水帶來了直接影響。( 3)供水設施技術落后，供水耗能較大，供水成本較高。修井、修泵、維修管道所發(fā)生的費用已成為各村委會的經濟包袱。( 4) 居民和企業(yè)都沒有安裝計量設施，全縣 90% 的村莊用水不收費。居住在水源附近的住戶在庭院種植花草樹木，利用供水時間進行大水漫灌，或將供水出口直接通入下水道長期沖刷，不僅造成水源浪費，還使管網供水壓力降低，使居住在管網末端的住戶根本就見不到自來水，只能在自家的水嘴上安裝自吸小水泵再次提水或到別人家擔水吃，用水極不方便，增加了負擔。( 5) 由于老的供水設施技術落后，耗能高，加之用水不收費或少收費，部分機井帶病運行。全縣 95% 以上的村莊都是限時供水，每天或隔天供水 2 ～ 3 h，居民飲水只能用罐儲和水箱存，給人們的正常生活帶來不便。
面對水資源管理體制的弊端和農村居民飲水困難的實際，靜?？h水務局結合本縣實際，以服務基層為宗旨，以村民飲水為中心工作，克服種種困難，派工程技術人員一方面到外地進行考察調研，另一方面深入鄉(xiāng)鎮(zhèn)村，通過和鎮(zhèn)村領導座談，了解農村居民的飲水現狀和廣大居民群眾的意愿，按照“規(guī)?；l(fā)展，標準化建設，市場化運作，企業(yè)化經營，專業(yè)化管理”的目標要求，編制《鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中供水可行性研究報告》，積極探索一條農村集中供水工程建設與經營管理的模式，實現水資源的統(tǒng)一管理、優(yōu)化配置，改善農村居民的飲水條件。
2. 2 供水工程的規(guī)劃
靜海縣在 2006 年前建成 5 處集中供水廠，供水村莊 30 個、供水人口 10 萬人。2006 年初借全市農村自來水管網入戶改造的政策東風，編制了《靜?？h 2006—2010 年農村飲水安全及管網入戶改造工程規(guī)劃》，把全縣農村規(guī)劃為 30 片，建 30處集中供水廠，為 355 個村莊 14 萬戶 41. 7 萬人供水。
2. 3 供水工程的成效
目前靜?？h農村集中供水工程已被廣大干部群眾所接受，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)村建設集中供水廠的熱情也十分高漲，成效顯著。
2. 3. 1 改善了農村居民的用水條件農村集中供水工程全天候供水，改善了農村居民的用水條件，使廣大農村居民實現飲用水城市化，農村居民的宜居環(huán)境得到改善，生活水平有了進一步的提高。
2. 3. 2 農村供水拉動內需，振興經濟集中供水工程全天候供水，使農村居民的生活用水步入城市化，使洗衣機、太陽能、電熱水器在農村得到廣泛應用，為拉動內需、振興經濟起到很大的促進作用，在創(chuàng)造巨大的社會效益的同時也為其他行業(yè)創(chuàng)造了多處就業(yè)機會和經濟效益。
2. 3. 3 以經濟杠桿促進節(jié)約用水集中供水工程的實施改變了農村長期的飲用48“福利水”的歷史，提高了人們的水商品意識，由過去的 1 村 1 眼飲水機井，改變?yōu)?8 ～16 個村乃至20 個村 1 萬 ～ 2 萬人 1 眼飲水機井，按計量收水費。經測算全縣 30 處集中供水工程的建成，每年可節(jié)約地下水 600 萬 m3。
2. 3. 4 控制地面沉降
2009 年靜?？h的地下水水位已由 1990 年的56 m 下降到 78 m，降幅達 18 m，無節(jié)制地開采地下水造成地面沉降等多種地質災害。大邱莊和大豐堆、獨流及靜海周邊是靜?？h三大地面沉降漏斗區(qū)，每年地面降幅 80 mm。降低地下水開采量是控制地面沉降的主要手段，集中供水工程建成后年節(jié)約地下水近 600 萬 m3，涵養(yǎng)了水源，減少了地面沉降幅度，現在全縣地下水的年開采量已由 20 世 紀 末 的 5 300 萬 m3降 到 2010 年 的4 400 萬 m3。運西的王口、沿莊等地的地下水位已得到有效的控制，地面沉降平均控制在 20 mm以內。
3 農村集中供水工程的技術措施
集中供水工程是在科學規(guī)劃、合理布局的基礎上，打破行政區(qū)劃和地域界限，堅持跨鄉(xiāng)鎮(zhèn)、遠輻射、大規(guī)模方向發(fā)展。
以 1 萬人規(guī)劃為基數，每處水廠供水 8 ～16 個村莊不等，供水半徑 3 ～6 km，在不影響村鎮(zhèn)建設規(guī)劃的前提下，優(yōu)選周圍環(huán)境好、交通便利、位置適中的地段建集中供水廠，占地 2 500 ～ 4 000 m2。
以新打深機井為水源，建地上 200 m3蓄水池，以水源地為中心向供水村莊鋪設 8 ～ 1 寸的優(yōu)質聚丙烯供水管道，管網分級鋪設到每戶院墻外，配套供電設施，安裝恒壓變頻供水系統(tǒng)，水源出口安裝總控制閥門、總水表和遠傳壓力表，在各村入村主干管道上安裝總水表和控制閥門，在管道各分支處、胡同口或樓口安裝分控制閥門和 1. 5 寸水表，每戶在院外安裝 6 分水表，全天候供水，按計量收費，每戶終端水嘴設計壓力不小于 2 kg，在蓄水池送水管網處安裝臭氧消毒設備進行消毒，防止微生物超標。
供水廠管理房采用一個平面設計布置，為磚混結構平房，包括配電室、蓄水池、辦公室、休息室、倉庫，廠院四周建圍墻和透視墻、門口安裝電動無軌鈦鋁合金折疊門，廠區(qū) 24 h 不斷崗、門口安裝監(jiān)視設備，確保供水安全。
4 農村集中供水工程的長遠規(guī)劃
隨著靜海縣農村集中供水工程建設規(guī)模的不斷擴大，在保證各集中供水廠良性運行的同時，縣水務局正探索集團化經營模式，不斷改進施工技術，引進先進的供水設備，以各村入村管道為切入點，為南水北調中線工程竣工后實現農村供水水源切換做好準備，這樣不但可使長江水流入靜?？h農村的千家萬戶，也涵養(yǎng)了地下水資源，控制了地面沉降，更使水務一體化管理、水資源統(tǒng)一調配進一步增強。
5 農村集中供水工程的經驗和啟示5. 1 經 驗5. 1. 1 堅持科學規(guī)劃，合理布局，高標準建設集中供水廠根據靜海縣村多偏小、村莊坐落位置相對集中的特點，采取了分散與集中相結合的形式，制定了《靜海縣實行農村集中供水工程建設規(guī)劃方案》。
以 1 萬人規(guī)劃為基數，全縣共規(guī)劃了 30 片集中供水廠，共涉及 41. 7 萬人，占農村人口的 93% ，供水半徑由原來 3. 5 km 擴大到 6 km。通過建設集中連片供水工程，實現了水資源的合理開發(fā)，提高了水資源利用率，使供水工程步入良性循環(huán)的水利產業(yè)化管理道路。
5. 1. 2 精心組織，嚴格管理，確保工程建設質量飲水安全及管網入戶改造工程是一項民心工程，必須堅持高標準、高質量建設。一是，加強對工程建設的領導，成立了工程建設領導小組，組織協調工程建設中出現的問題。二是，水務局成立了工程項目部，具體推動此項工作。三是，加強工程建設的管理。為保證工程質量，制定了《農村集中供水工程管理辦法》。嚴格按照《天津市農村飲水安全及管網入戶改造工程建設的實施意見》的要求，對整個工程建設推行“六制”管理，嚴格執(zhí)行建設程序，規(guī)范工程建設管理。對工程建設所涉及的內容進行公示，接受群眾監(jiān)督。四是，對工程主要設備材料在市水務局有關處室和縣紀檢監(jiān)察部門及項目部門的監(jiān)督下，進行采購。通過公開招標嚴格選擇施工隊伍，嚴把工程建設的質量關。五是，加強對建設資金使用的監(jiān)督管理。按照《天津市農村飲水安全及管網入戶改造工程資金管理辦法》的規(guī)定，設立了工程專用賬戶。實行專戶儲存，?？顚Ｓ?。加強項目資金的監(jiān)督管理，從項目建設開始，就跟蹤審計，保證了項目資金的安全和有效使用。
5. 1. 3 積極籌措工程建設資金
做好資金籌措是農村集中供水工程建設的前提，在資金籌措上的難點是縣匹配資金和鄉(xiāng)村自籌資金的落實。在縣財力自籌有困難的情況下，縣匹配資金向農業(yè)發(fā)展銀行貸款，由水務局還本，政府貼息; 鄉(xiāng)村自籌部分，通過“一事一議”的辦法自愿籌資籌勞，以建設村莊承擔管道溝的開挖與回填、負責實施水表井和閘閥井的砌筑作為以勞抵資。
5. 1. 4 實行獨立核算、自負盈虧的運行機制為經營好農村集中供水廠，保證工程的良性運行，靜?？h水務局成立了農村自來水管理站，該站為局屬科級事業(yè)單位，負責目前各個供水廠的日常管理工作。供水廠實行企業(yè)化經營與管理，自收自支、自負盈虧。由農村自來水管理站與承包單位簽訂承包合同，承包經營者每年向自來水管理站上繳折舊費和管理費后，剩余部分用于電費、維修費、人員工資、管理費等支出。供水價格按照成本核算、合理收益的原則，采取農村聽證會的形式，通過聽證再由縣物價局對供水價格進行核定，報縣政府批準執(zhí)行。
具體水價標準為: 居民生活用水 2. 20 元/m3，養(yǎng)殖專業(yè)戶用水 2. 50 元/m3，機關事業(yè)單位用水3. 10 元 / m3，工業(yè)、交通、商業(yè)、金融、建筑用水3. 60 元 / m3，賓館娛樂業(yè)用水 4. 60 元/m3，特種行業(yè)用水 6. 80 元/m3。
隨著靜?？h農村集中供水工程建設規(guī)模的不斷擴大，水務局正在探索集團化經營管理模式，與規(guī)模較大供水企業(yè)強強聯合，積極推行股份合作制，加快農村集中供水向市場化、集團化發(fā)展的步伐。
5. 1. 5 嚴格界定供水設施的產權水廠建成后，按照“誰投資、誰所有”的原則確定產權，具體管理辦法是: 從水廠到居民胡同口的供水設施的產權歸水務局所有，水務局負責其日常的維修及管理; 胡同口以下的供水設施的產權歸村或用水戶所有，相關發(fā)生的管理和維修費用由產權所有者負責承擔。這樣產權明晰、責任明確，既有利于供水設施的維修和管理，又有利于管理水平的提高。通過集中供水工程的建設，壯大了水利行業(yè)的自身產業(yè)，新增水利固定資產將達到 2 億元。
5. 2 啟 示
水利工作與民計民生密切相關，農村集中供水工程是一項惠及農村千家萬戶的民心工程。既合理開發(fā)了地下水資源，又為農村廣大人民群眾生產生活用水提供了可靠的飲水安全和供水保證。因此，給我們帶來以下三點啟示。
5. 2. 1 集中供水工程建設是提高農村飲水質量和安全的有效途徑通過農村集中供水工程建設，農村供水從過去的每天限時供水改為全天 24 h 供水，水壓、供水時間得到保證，不僅解決了農民吃水難的問題，而且進一步提高了農民的生活質量，洗衣機、熱水器、太陽能等得到廣泛應用，拉動了內需，振興了經濟，活躍了農村市場，推動了鄉(xiāng)村小城鎮(zhèn)住宅樓建設，使農村生存環(huán)境、生活條件和衛(wèi)生狀況得到了極大改善，村容村貌顯著改觀。加快了農村城鎮(zhèn)化建設的步伐。
5. 2. 2 集中供水工程建設是跳出水利抓水利、實現水務一體化的基礎從實踐中深刻體會到，抓好農村集中供水建設，能加快水利產業(yè)化進程，是水利經濟新的增長點，同時，也為加快推進水務一體化管理奠定堅實基礎。通過集中供水工程的建設、管理、運營，我們基本摸索出了一條適合全縣農村供水事業(yè)發(fā)展的路子，初步建立了農村供水管理模式，并取得了一定的經濟效益，受到農村廣大干部群眾的認可和擁護。
5. 2. 3 集中供水工程建設是農村飲水方式的一次變革實施農村生活用水從“福利水”向商品水的轉變有一定的難度，個別干部和群眾積極性不高。要通過宣傳發(fā)動，來統(tǒng)一思想，提高認識。同時結合國家和上級部門的扶持政策，講明工程建設的意義和好處，轉變農民傳統(tǒng)的用水觀念，調動各建設村干部群眾參與工程建設的積極性，為工程建設順利實施創(chuàng)造良好的條件。同時，還要加大行政推動力度，保證工程建設順利進行.
地理地質本科學術論文范文篇二
《 錫林浩特市牧區(qū)飲水安全工程建設存在的問題 》
〔摘要〕文章論述了錫林浩特市牧區(qū)飲水安全面臨的問題，提出了保障農村飲水安全的總體思路及采取的措施。
〔關鍵詞〕牧區(qū);飲水安全;問題;對策
1牧區(qū)飲水安全工作面臨的問題
1.1大部分地區(qū)水質差我市牧區(qū)飲水安全工作面臨的主要問題大部分地區(qū)水質差，據2004年和2007年錫林浩特市林業(yè)水務局和衛(wèi)生局兩次對我市牧區(qū)飲水工程水質化驗結果顯示，我市現有水源井大部分水質不符合國家生活飲用水衛(wèi)生標準，氟含量超標嚴重。由于受建設資金的制約，牧區(qū)供水工程標準低，缺乏水處理設施，飲水水量和水質沒有保證，飲水標準得不到有效改善。
1.2人畜飲水困難
由于牧區(qū)部分地區(qū)水資源短缺，人口居住又十分分散，導致許多居民點到取水點的水平距離較大，造成人畜飲水困難。
1.3供水保證率低
牧區(qū)過去修建的飲水工程大多為淺井、壓水井、筒井等小型、分散工程，供水保證率低，遇到連續(xù)干旱會造成地下水位下降，就會重新出現飲水困難。
1.4水處理設計缺乏
近幾年來，雖然牧區(qū)水利基礎設施建設不斷加大，但因為我市牧民居住十分分散，導致單項工程解決人口較少，短期內很難全部解決，而且大部分飲水工程缺乏水處理設施，水質達不到規(guī)定的標準，飲水不安全對人民群眾的身心健康構成了威脅，所以，農村飲水安全是當前人民群眾最關心、最迫切需要解決的問題。
2對牧區(qū)人畜飲水的水質要求
為使牧區(qū)人畜飲水安全得到保障，牧區(qū)供水的水質必須符合國家現行《農村牧區(qū)生活飲用水水質標準》。水質標準包括物理性狀、化學性狀、毒及細菌學四大類指標。
水的物理性狀包括渾濁度、臭和味等各項指標。要求水質從感觀上對人體無不良刺激。
水的化學性狀包括PH值、總硬度、鐵、錳、銅、鋅、揮發(fā)酚等各項指標。超過一定限量時，將會使水發(fā)紅發(fā)黑，產生異味、異臭，水燒開時產生沉淀，為生活用水所不宜。在農村最常遇到的是地下水含鐵、含錳和硬度過高，這時需采取除鐵、除錳措施。
水的毒理學指標包括氟化物、鋁、砷、氰化物等有害物質，超過衛(wèi)生標準時將對人體產生危害。所以，含氟量過高的水，不宜作生活飲用水，必須進行凈化處理。
水的細菌指標包括細菌總數和大腸菌群，通過消毒措施，使水質達到飲用水標準，為群眾供應衛(wèi)生的水，是建設農村人畜飲水工程的另一主要目標。
3保障農村飲水安全的總體思路
3.1打井在無淺層水可用的地區(qū)，通過打深井來解決農村飲水安全，雖然成本非常高，但是能有效改善牧民飲水條件。
3.2安裝水凈化設備
根據我市牧區(qū)水源水質普查結果，對現有水源井水質超標的地區(qū)，通過安裝水凈化設備改善飲水水質，保證牧民飲水安全。
3.3多方籌集資金
對無經濟能力建設水源工程的牧戶，多方籌集資金，本著“先急后緩、先易后難”的原則，逐步解決其飲水困難問題。
3.4移民搬遷
在水資源匱乏、無法建設水源工程的地區(qū)，實行移民搬遷，以改善其生活生產條件。
4采取的主要措施
4.1工程措施(1)增強飲水工程規(guī)劃設計的科學性。飲水工程從規(guī)劃設計到施工建設的整個環(huán)節(jié)，不僅要對水源供水保證程度進行充分論證，而且要結合供水區(qū)域的環(huán)境特點、產業(yè)結構和用水現狀，用發(fā)展的眼光對工程作出評估。無論工程大小，都要按照總體規(guī)劃來進行，嚴格執(zhí)行工程建設的審批和驗收制度。
(2)大力興建牧區(qū)集中供水工程，對一些水源條件好，居住相對集中的地方，建設集中供水工程，不僅可以大大減少建設投資，而且還可以使一個工程發(fā)揮較大的工程效益。
(3)對于居住分散、調蓄地表水比較困難的地區(qū)，開發(fā)深層地下水保證牧民用水。
(4)建立、健全水質監(jiān)測系統(tǒng)，增建水處理和凈化設備。
4.2非工程措施
(1)要防治并重，綜合治理。水源地保護要與水質處理相結合，特別要加強飲用水源地保護，嚴格監(jiān)控化肥、農藥的使用，水源地附近要禁止發(fā)展高污染工業(yè)，防止和逐步減輕對牧區(qū)飲用水源的污染，讓群眾喝上干凈的水。
(2)資金籌集措施。飲水安全工程點多面廣，單靠國家的有限資金是遠遠不夠的。因此，在資金籌措上，要從推行小型水利工程產權改革入手，在產權流動、結構多元的基礎上拓寬籌資、融資渠道，要積極發(fā)展股份合作、聯合辦水;大戶帶頭、民營辦水;拍賣轉讓，滾動辦水;租賃承包，以水養(yǎng)水;貸款融資，舉債辦水等五種融資辦水方式，使飲水工程在產權明晰，責權利一致的前提下保證足夠的投入，得到良好的運行。
(3)水價調控措施。飲水工程供水水價偏低，是制約供水工程正常運行的重要因素之一，因此必須改革現行的供水水價管理政策，實行保底價、成本價和超額用水水價區(qū)別對待、足額收取的政策，使人畜飲水工程實現有償供水，以水養(yǎng)水，逐步走向良性循環(huán)。
(4)管理監(jiān)督措施。長期以來，重建輕管的問題一直得不到有效的解決，為了保證飲水工程的持續(xù)有效運用，保證飲水安全，必須從根本上采取措施既要從工程的所有權、經營權等方面強化管理，也要加強部門監(jiān)督、服務等管理功能，還要適當從資金等方面予以支持，只有這樣才能保證飲水工程的可持續(xù)利用，才能保證牧區(qū)人畜的飲水安全。
地理地質本科學術論文范文篇三
《 地下熱氣對火山、地下溶洞和大地震的形成的作用 》
摘要： 火山、地下溶洞和大地震的形成都因地下熱氣體的聚散而產生的。地下熱氣的存在使地殼形成時在地層中出現熱氣泡，巖層冷卻凝結，其中的熱氣泡所在的地方變成了地下溶洞;熱氣泡膨脹擴張，沖出一條或多條從地殼底層到地表的通道，往地面噴出巖漿，就形成火山;熱氣泡降溫收縮，造成熱氣泡上面的巖石層拱頂坍塌，引發(fā)熱氣爆炸而發(fā)生大地震。紛繁多變的地質活動和現象，都是地下熱氣發(fā)生作用的結果，地下熱氣的消長是地球物質運動和變化的主要原因。
關鍵詞： 地下熱氣;地殼;熱氣泡;火山;地下溶洞;大地震
Underground heat and volcanoes, underground cave, a major earthquake
Abstract: Volcanoes, underground caves and the formation of large earthquakes are a result of underground hot gas. Underground heat generated in the crust-shaped the thermal bubble formation, lithosphere cooling condensation, the place where the hot air bubble have being become into underground cave; Thermal bubble expansion, out of one or more channels from the bottom to the surface, magma emitted to the ground, cause volcanic eruption. The hot bubble cooling contraction, caused the rock layers above the dome bubble collapse, cause heat explosion, and outbreak a major earthquake. Numerous and varied geological events and phenomena occurred are the result of underground heat.
Key words: Underground heat; Crust; Thermal Bubble; Volcano; Underground Cave; Earthquake
引言
空心玻璃器皿的制作過程說明了氣可以改變和塑造熱巖漿的形狀，熱巖漿內存在氣泡可以使之冷卻后形成中空，變成空心玻璃器皿，由此可以推知，地球的巖漿冷卻凝結成山或巖石層時內中包裹著氣泡，有氣泡的地方凝固成形變成空洞，從而形成了現在的山洞和地下溶洞。推而廣之，形成地震和火山的地下熱氣洞也是由熱氣的作用而產生的。熱氣的長消、聚散造成了地質的活動，生成了各種各樣的地質現象。
1 地下熱氣與地殼的通孔結構的產生
1.1 高熱氣體的產生
高熱氣體的產生主要有兩種形式：第一，當高熱巖漿流體物質處于高熱離子形態(tài)時，各種物質無差別地融為一體，當高熱巖漿流體溫度降到一定的程度，存在于高熱流體的各種物質就會還原其氣體形態(tài)而被釋放出來，形成高熱的氣體形態(tài);第二，地殼底層下面的高熱巖漿流體同其外與之相接觸的物質發(fā)生反應，或高熱巖漿流體生成各種熱氣體物質之間發(fā)生反應，生成各種熱氣體化合物，形成高熱氣體形態(tài)。舉例，地殼底層下面的高熱流體從幾萬攝氏度降到一千攝氏度左右時，其中的如H、O、C、CL、S等物質就會還原其氣體形態(tài)而被釋放出來，這些物質之間或外面大氣壓壓進來的物質與高熱流體中的物質在高溫中又進行化學反應，生成其他化合物如H2 O、CO2、N2、HC、HCL、H2 S、HF等物質的氣體形態(tài)。
1.2 地殼的通孔結構
地球原來是一個火球，構成地球表面的高熱流體物質同外面與之相接觸的氣體物質發(fā)生反應消耗熱量，并向外空間散發(fā)熱量而逐漸冷卻下來，凝結成堅硬的巖石層和較松軟的土層相間的地殼。高熱流體從地球表面向里一層層往下逐漸由外到里層層冷卻，凝結成新的巖石層或土層，這些冷卻下來的新的巖石層或土層共同構成了地球的地殼。此過程不斷繼續(xù)，地殼變得越來越厚。
巖石層和土層相間的地殼總體上是一個疏松的中間滿是蜂窩狀的小孔和小空洞，并呈立體網狀相連的結構狀態(tài)、可以上下通氣。這種構造形成的原因主要有以下兩種：
第一，地殼下面正在冷卻凝結轉變成巖層或土層的熱流體層，其外是較冷的巖土層，其內是高熱流體層，高熱流體層的熱量穿過正在巖土化的熱流體層向外散發(fā)，遇到外面較冷的巖土層，一部分熱又向內折回來形成對流，使熱氣對流在高熱流體層與較冷的巖土層之間反復進行，夾在中間的正在巖土化的熱流體層就像被蒸的饅頭，中間形成滿是蓬松的小孔立體網狀結構的形狀，可以內外通氣，當其冷卻凝結成巖土層以后，這種形狀就固定了下來。
第二，正在巖土化的熱流體中包含的氣態(tài)物質沒有被完全釋放出來，在巖漿中形成大小不同的氣泡，冷卻以后，在巖土層中有氣泡的地方就形成了大小不同的氣孔、空洞，可以上下通氣，地下巖溶洞與山洞也是這樣形成的。
即便是純粹的巖石層，雖然質地堅硬、結構緊密，其中間仍然有眾多的小空穴和小縫隙，使氣體能得以正常通行。
這些一層層冷卻下來的有通孔結構的巖石層和土層共同組成了有通孔結構的地殼，地殼的通孔構造保證了地球內外的物質能量的正常交換。在地殼的長期演化中，由于地層的移動、推擠、抬升、變厚和火山爆發(fā)等多種原因，使地質變形，有些地方地層的通氣功能被削弱，甚至喪失通氣功能，但地殼的總體結構和通氣功能不會有太大的改變。
2 地下熱氣與火山爆發(fā)
2.1 火山的成因
2.1.1火山爆發(fā)的基本原理
火山爆發(fā)的基本原理就是高壓鍋式的熱氣膨脹。
2.1.2火山形成的三個基本條件
火山形成的三個基本條件：一是地殼底層能夠形成聚集熱氣體的大氣泡或大拱洞;二是地殼底層大量高熱氣體在大氣泡中的繼續(xù)聚集和被加熱，三是地殼從底層到表層的不同形式的通孔立體網狀結構。
地殼底層空洞或拱洞的產生的幾種情況：第一，地殼移動造成地殼底層被推擠，抬升而形成拱洞;第二，地殼底層巖漿凝結成固體巖土層時，因巖漿里面含有氣泡而使凝結后的巖土層里存在空洞;第三，地殼底層下面的高熱流體產生的熱氣體向上推動較疏軟的地殼底層而形成拱洞。
各種熱氣體物質形態(tài)在地殼底層中形成很多熱氣泡，或在地殼底層的拱洞里大量聚集起來形成大熱氣泡，熱氣泡下面的高熱流體不斷向它增補熱氣體，并繼續(xù)加熱，使大熱氣泡不斷繼續(xù)擴大和膨脹，各種熱氣體混合構成的大熱氣泡就成為易燃易爆的、隨時準備爆炸的火藥庫。
地殼的通孔結構，使在地殼底層的大空洞或拱洞里聚集的高熱高壓熱氣膨脹擴大空間變得較容易，并且，熱氣泡可以順著地層通孔、裂縫、空洞不斷地由里向外地面膨脹、推動、擴展，打通從地殼底層到地表的通道，最后，沖開地面噴出熱氣體和巖漿，形成火山噴發(fā)。
2.1.3火山的爆發(fā)
地殼底層下面的高熱流體內含有的各種物質，如H、O、CL、C等氣體形態(tài)被釋放出來，逐漸推動地殼底層的軟巖漿形成大熱氣泡，或在地殼底層的拱洞中大量聚集起來，形成大熱氣泡;另外，高熱流體物質與其他物質進行化學反應生成各種化合物的氣體形態(tài)，如H2 O、CO2、N2、HC、HCL等氣體化合物，在孔洞聚在一起，形成混合熱氣泡。高熱流體不停地的運動和進行化學反應，大量的各種熱氣體被不停地創(chuàng)造出來，不斷得到加熱和氣體補充的熱氣泡向四周膨脹，擴大空間變成大熱氣泡，或多個小熱氣泡在膨脹擴大中合并成一個大熱氣泡，大熱氣泡順著巖土層的裂縫或空穴不斷向上伸展膨脹擴大，沖出一條或多條從大熱氣泡到地表的通道。地殼底層下面高熱流體的加熱和地殼的地層重量的壓力作用下，大熱氣團處于高熱高壓的狀態(tài)，當其能量的膨脹力積累到能順著它已沖開的通道沖出地面時，高熱氣體就會從這個通道噴涌而出，大氣泡下面受高壓的熱巖漿流體也跟隨其后，噴出地面，這就是火山爆發(fā)。
2.2 不同時期火山的一些特征
2.2.1地球早期火山的一些特征
總體來說，地球早期的地殼巖土層比較薄，溫度比較高，質地也比較軟，韌性比較大，較容易彎曲，地殼移動時，巖土層受推擠容易彎曲而在底層下面也較容易形成拱洞。地殼底層下面的高熱流體物質在運動中與其外面壓進的物質進行化學反應，生成各種熱氣體物質，這些熱氣體在地殼底部形成很多熱氣泡，或在地殼底部的拱洞之中大量聚集成大熱氣泡，或多個小熱氣泡在膨脹中合成一個大熱氣泡，大熱氣泡向周圍膨脹擴大，向上沖開較薄的地殼表層，熱氣與熱巖漿從地下噴涌而出，向地面推積熱巖漿，就形成了火山。
當時的地殼較薄，受壓的熱氣泡容易沖開地殼表面，當熱氣泡沖開地殼噴涌而出時，下面的高熱巖漿簇擁著熱氣一起噴出，堆集成山，冷卻后成為巖石山。因此，此時的火山有以下明顯的特征：火山持續(xù)的時間也較短;火山爆發(fā)很少出現反復噴氣的現象;火山沒有明顯的火山口，一座火山就是一堆實心的巖漿，變成一座實心的山峰(含有氣泡的巖漿，冷卻后有山洞);地面溫度較高，火山爆發(fā)非常頻繁，大部分陸地表面都能爆發(fā)火山。
2.2.2地球現階段火山的一些特征
現階段火山的一些特征有：1)現階段火山爆發(fā)的次數少，間隔的時間長。原因是：第一，現階段地球內部的地熱量已大大減少，地殼也大大增厚了，在地殼底層的拱洞里聚集的大量的高熱氣泡，積累足夠的膨脹力來沖破厚厚的地殼巖土層，并不很容易;第二，厚厚的地殼巖土層的地質結構是一個有很多小通氣孔和小空洞組成的立體網狀結構，它有很多空間可以吸收和容納很多高熱流體釋放或進行化學反應生成的熱氣體，對已形成的大高熱氣泡的膨脹力還有緩沖的作用，要形成強大的足以爆發(fā)火山的大高熱氣泡，需要較長時間的能量積累。
2)現階段的火山有明顯的火山口，山火爆發(fā)的持續(xù)時間較長。原因是，地下高熱氣泡順著巖土層的裂縫、空洞或通孔，不斷向上推動和擴展，沖出一條或多條從地殼底層到地表的通道，噴出熱氣體和巖漿，形成火山噴發(fā)。大量受高壓的熱氣體和巖漿一起通過通道涌向火山口，一次只能有少部分氣體和巖漿通過，受阻而滯留的大量氣體和巖漿要經過長時間的多次反復噴發(fā)，才能噴完，火山才能停止。因此，火山噴發(fā)巖漿持續(xù)的時間較長。
火山爆發(fā)以后，如果地質結構沒有發(fā)生太大的改變，地殼底層大熱氣洞仍能形成，能夠重新聚集大量的熱氣體，經過一段時間的氣體能量積累以后，熱氣的膨脹力又可能沖破原火山口，重新噴出熱氣體和巖漿，此火山就變成活火山。相反，就是死火山。
2.3 現代火山的分布
對火山分布的考察，必須考慮前面所述的火山爆發(fā)的三個條件，前兩個是火山孕育的條件，是火山形成的內在因素，也是考察火山理論分布必須的參考因素;后一個條件是火山最終噴發(fā)的外在因素，分析火山實際分布時必須加予考慮?；鹕降姆植伎煞譃槔碚摲植紖^(qū)和實際分布區(qū)，理論分布區(qū)指的是從理論上說，火山威脅仍存在但很可能不再噴發(fā)火山的區(qū)域;實際分布區(qū)指的是火山威脅存在并一定會噴發(fā)火山的區(qū)域。
2.3.1現代火山的理論分布區(qū)
地球表面上凡是大高原或大山脈的地區(qū)都屬于火山的理論分布區(qū)，因為大高原或大山脈地區(qū)都孕育著火山，都應該噴發(fā)火山，歷史上這些地方曾經是火山的多發(fā)地，現在，由于地殼地層太厚，準備噴發(fā)火山的大熱氣泡的膨脹力最終無法打通一條從地殼底層到地面的通道而噴發(fā)火山，至多只能噴發(fā)溫泉而已。
2.3.2現代火山的實際分布區(qū)
有長山脈，地質運動較活躍，海拔較低的地區(qū)，是火山實際分布的地區(qū)。具體來說，火山實際分布的地區(qū)有：
第一，因大陸旋臂陸地西移運動而引起地質較活躍的大西洋西部地區(qū)和太平洋中部地區(qū);第二，因南北半球大陸都向北半球北緯30 度左右地區(qū)移動集中而相互推擠的南北大陸的中間地帶，即加勒比海地區(qū)、印度尼西亞地區(qū)和地中海地區(qū)。
3 地下熱氣與喀斯特地下溶洞和山洞的形成
3.1 地下溶洞和山洞的成因
地下溶洞和山洞并不是水的融蝕或侵蝕的結果。而是，在地球表面厚厚的熱巖漿層冷卻凝結成巖石的過程中，某些仍留在巖漿里的氣態(tài)物質被壓成大小不同的各種氣泡，巖漿層冷卻成巖石層后，這些氣泡所在的地方就成了地下溶洞或山洞。
3.2 地下溶洞和山洞形成的幾種情況
就地球形成的早期來說，喀斯特地下溶洞和山洞的形成有以幾種情況：
第一，地球表面的巖漿層因與其表面的物質發(fā)生反應耗熱和向外空間散熱而逐漸冷卻，變成巖石層，在此過程中，巖漿層釋放出來的氣體物質沒有被散發(fā)出去而留在巖漿里形成氣泡，巖漿冷卻后，有氣泡的地方就成了地下溶洞或山洞;
第二，正在巖石化的地球表面巖漿層的下面是流動著的高熱巖漿流體，高熱流體釋放的各種熱氣體物質和同其表相接觸的其他氣體物質發(fā)生反應生成的各種熱氣體化合物質，在高熱流體強大的熱力的推動下，向外推動著正在巖石化的地球表面層，并穿過地球表面層向外散發(fā)。在這過程中，有的熱氣體散到了地面上，有的熱氣體沒有被散發(fā)出去，而是留在正在巖石化的巖漿中形成各種大大小小和各式各樣的氣泡，巖漿冷卻成形后，這些氣泡所在的地方就成了各式各樣的地下溶洞;有部分熱氣體在推動地球表層的過程中，在正在巖石化的巖漿層里的孔洞或拱洞中聚集，形成大氣泡，這些大氣泡不斷得到下面高熱氣體層釋放的高熱氣體和熱量的補充，不斷向周圍膨脹和擴大，當其積累了足夠多的熱氣體和熱能，使其產生的膨脹力能夠沖開一條或多條通道到達地表層時，大氣泡里的高熱氣體就順著這此通道沖出地表層，其后處于高壓狀態(tài)的高熱巖漿也跟隨其后噴涌而出，形成火山，噴涌出來的巖漿在地面堆成山，冷卻后就成了巖石山，如果巖漿里的氣體物質沒有被釋放出來，氣體就在巖漿里形成氣泡，巖漿冷卻后就成了巖石山的山洞，這就是山洞的形成過程;
第三，有的已經沖開了一條或幾條通道準備爆發(fā)火山的大氣泡，后來沒有力量沖破地表層形成火山的，地表層冷卻成巖石層后，這個大氣泡和它沖開的通道就成了大溶洞和延綿幾公里甚至幾十公里的地下溶洞通道。正在巖石化的巖漿中熱氣泡多的地方，有的擠在一起，有的合成較大的熱氣泡，冷卻后這些熱氣泡所在的地方就變成了地下溶洞群。
以上就是地下溶洞和山洞形成的原因。現代玻璃器皿工業(yè)從側面證明了這個過程的正確性，玻璃器皿的主要原料是巖石，即某些巖石按一定的比例組成，經過燒煮成熱巖漿，然后用金屬管往一定量的巖漿球里吹氣，就能制成各種各樣的空心玻璃器皿，地下溶洞與山洞的形成與玻璃器皿的空心的形成原因是同一個道理。
4 地下熱氣與大地震的形成
4.1 大地震的源頭
大地震的源頭是地層深處含有各種熱氣體的大熱氣泡，沒有形成火山轉而引發(fā)大地震。
4.2 大地震的形成
大地震的形成主要有兩種，一是地下大熱氣泡在膨脹擴大中發(fā)生爆炸而產生大地震;二是地下大熱氣泡在降溫收縮的過程中，大熱氣泡上面的巖石層拱頂坍塌發(fā)生爆炸而產生大地震。
4.2.1大熱氣泡的膨脹爆炸
地殼下面高熱巖漿流體層不斷向其外面散發(fā)熱量，并與周圍的氣體物質進行各種熱反應生成高熱氣體，在強大熱力的推動下，高熱氣體向上推動正在巖石化的軟巖石層而在其中形成熱氣泡，或在因巖石層運動形成拱洞的地方聚集形成熱氣泡，下面活躍的高熱巖漿流體生成的各種高熱氣體不斷充實這些已形成的熱氣泡，并繼續(xù)加熱，使其不斷地向周圍膨脹，擴大空間，經過長期的積累，或多個熱氣泡合并，最終形成具有巨大能量的大熱氣泡，大熱氣泡里的氣體很多是易燃易爆的各種氣體化合物，并處于高熱高壓狀態(tài)，使得大熱氣泡就像一個大火藥庫，準備向地面繼續(xù)擴張噴發(fā)火山。但是，由于一些因素影響，沒有爆發(fā)火山之前就發(fā)生爆炸，造成地面大面積山體坍塌，形成大地震。
在大熱氣泡膨脹時期發(fā)生爆炸引起大地震的這種情況并不多，主要發(fā)生在地殼的深層部位，這種情況不是大地震的主要形式。
4.2.2大熱氣泡的巖石層拱頂的坍塌爆炸
準備噴發(fā)火山的地下大熱氣泡，由于地熱的消耗，即高熱流體物質不斷向外散熱而使地層溫度逐漸降低，原來的高熱巖漿流體層隨著溫度的逐步降低而相應地巖石化，大熱氣泡的洞壁也因巖石化而逐漸固定下來，泡里的高熱氣體也因周圍溫度的逐漸降低而相應地降低，其受到來自下面的熱量和熱氣的補充也在逐漸減少，使大熱氣泡里的熱氣膨脹力大大減小，從而使本來要發(fā)生火山的大熱氣泡逐漸轉變成引發(fā)大地震的大熱氣洞。
當大熱氣泡的拱頂巖石層對壓力的承受力加上泡里熱氣體的膨脹力等于其上面的地層的壓力時，地殼處于平衡狀態(tài)之中，相反，當大熱氣泡的拱頂巖石層對壓力的承受力加上泡里熱氣體的膨脹力小于其上面的地層的壓力達到一定的程度時，大熱氣泡的拱頂上的巖石層就會斷裂，坍塌入泡中，引起熱氣爆炸，造成地震。
具體來說，大熱氣泡拱頂的巖石層對壓力的承受力、氣泡里熱氣體的膨脹力和氣泡上面地層的壓力，這三個力中，氣泡里熱氣體的膨脹力是最大的變量，它的變化是大熱氣泡拱頂巖石層是否發(fā)生坍塌的關鍵因素。例如，當大熱氣泡為爆發(fā)火山而準備的時候，氣泡里的氣體溫度高達幾千甚至上萬攝氏度，經過較長時間的演化，地熱的消退，大熱氣泡周圍的地層與泡中氣體的溫度降到300----500攝氏度時，泡里熱氣體的膨脹力就大大減少了。當大熱氣泡的拱頂巖石層對壓力的承受力加上泡里熱氣體的膨脹力小于其上面的地層的壓力達到一定的程度時，由于地殼地質運動等一些誘發(fā)因素影響，使大熱氣泡拱頂上的巖石層發(fā)生斷裂，坍塌入泡中，泡內處于高壓的大熱氣團突然受到上面厚厚地層坍塌的強大壓力的沖擊，引發(fā)大熱氣團的強烈大爆炸，造成大地震(大熱氣泡里處于高壓的由各種氣體混合而成的易燃易爆的大熱氣團，雖然溫度已降到幾百攝氏度，仍然像個巨大的火藥庫，具有相當巨大的能量)。
這種大地震一般發(fā)生在地殼的中部或中上部位，是大地震的主要形式。
4.3 余震的產生
處于地層深處的大熱氣泡，其中大熱氣團的爆炸也沒能沖開上面厚厚的地層，只造成地層更大面積的坍塌，爆炸的熱氣團有一部分氣體因爆炸而從坍陷的巖層斷裂帶的縫隙間噴出，或被分散到被炸松的泥土層中。但大部分的熱氣體被因爆炸而陷落的更大量的坍塌物蓋壓住，縮成高壓熱氣團，高壓熱氣團在強大的壓力沖擊下，又發(fā)生爆炸，幾經反復，從而形成多次較大的余震;有的引起大地震的大熱氣泡周圍也有較大的熱氣泡，大地震的爆發(fā)的強大沖擊力使其周圍的較大的熱氣泡也受影響而發(fā)生爆炸，引發(fā)新地震，形成所謂的余震;有的余震是被炸斷的巖石層進行重新調整位置而形成的。
4.4 大地震的分布
大地震是由孕育火山的大熱氣泡轉變過來的，火山的理論分布區(qū)也就是大地震的分布區(qū)。
具體來說，地面上凡是有大高原或大山脈的地區(qū)，都是大地震的分布區(qū)。
4.4 天坑或“隕石坑”的產生
某個地面向下坍塌而出現的大井坑，謂稱天坑，也可稱之微型地震。天坑產生的原因是，地熱因不斷散耗而向地心退去，使地熱氣向上的推動力減弱，對液體層的液體物質的推動力也減弱，造成地下水位、石油和天然氣儲藏位的下降，最直接的反應是，地下水位的下降，使原儲存地下水的充滿孔隙的疏松的土層因缺水而出現空洞和能游動的軟泥土，引起上面土塊下陷彌補地下空間而出現天坑。
月球表面上坑坑洼洼的“隕石坑”并不是真正的隕石坑，即不是隕石撞擊而形成的坑，實際上，就像地球上的天坑，是月球地面的地塊向下坍塌而成。其原理與地球上的天坑的發(fā)生一樣，都是由地熱向地心退縮，地熱氣向上的推動力減弱而引起。在月球上，不僅只是地下水位、石油和天然氣儲藏位下降，并且，地上的湖、河、海的水全部退縮到月球的地殼里面，造成地面無水。月球的今天就是地球的明天。
5 結語
紛繁多變的地質活動和現象，都是地下熱氣發(fā)生作用的結果，地下熱氣的消長是地球地質運動和變化的主要原因。地球地質的運動，如地殼的地質構造、火山、地下溶洞和山洞、大地震等地質運動，地下熱氣都直接參與其中，沒有地熱氣的作用，就沒有這些現象的發(fā)生。地熱氣的耗散是地球與其外宇宙進行物質能量交換的結果，地熱氣耗散的過程也是地球從生產、發(fā)展到消亡的不可避免的自然過程，當今，石油、天然氣和深礦石的大量開采，加快了地熱能的消耗，增速了地熱氣消耗的自然過程，地熱氣力量減弱增速，地殼的地層增厚的速度就變快，地球加快進入了一個火山減少而地震多發(fā)的時期。
參考文獻：
[1] 林學鈺等編著.現代水文地質學[M].北京:地質出版社,2005.
[2] 宋春青等編著.地質學基礎[M].北京:地質出版社,1996.
[3] 沈春康主編.大氣熱力學[M].北京:氣象出版社,1983.
[4] 賈月梅主編.流體力學[M].北京:國防工業(yè)出版社,2006.
[5] 馬宗晉等.1966 -1977 年中國九大地震[M].北京:地震出版社,1982,44.
[6] 耿慶國.旱震關系與大地震中期預報[J].中國科學,1984,7.
有關地理地質本科學術論文范文推薦：