山阳县山体岩层突然垮毁、高速远程溃流的

一个可能原因

岳中琦

在12日博文“山阳县突发山体岩层破坏类似于汶川地震造成的山体岩层破坏”http://blog.sciencenet.cn/blog-240687-912608.html中，我提出了一个问题：“我不禁要问，这样的巨大山体地层瞬间破裂、移动、高速远程崩滑，到底是如何形成的呢？”

今天，我拜读了刘继顺先生撰写的科学网精选博文“陕西山阳矿山垮塌与中村钒矿问题”http://blog.sciencenet.cn/blog-97739-913355.html。对这个问题，我有了一个最为可能和有事实根据的答案。

刘先生在他的博文中，较为详细地介绍了，垮崩高速远程山体区域的地层、矿石、地质构造、大地构造等资料和情况。最为特别地，他介绍了中村钒矿井下矿石自燃灾害。他写道：

“据报道，2010年五洲矿业因八个矿块井下CO超标，而引发矿石自燃，商洛市矿山救护队对相关矿井进行了封堵，直到2013年才重新开启相关矿井。”

“黑色页岩系由黑色碳质页岩、黑色碳泥质硅质岩和黑色碳质硅岩组成。以含较高的有机碳为特征，含碳量一般为8%-12%,细分为石煤层、磷块岩层、钒矿层和镍钼多元素富集层，通称为“石煤”。”

“由于钒矿层所含碳、硫化铁、硫等和空气中的氧和水分作用放出热量，如果通风不畅导致热量蓄积，而引起矿石自燃。黄铁矿（FeS2）与空气中的水分和氧相互作用放出热量易引起矿石自燃，而且在井下潮湿环境里与被氧化产生SO2，CO2，CO，H2S ，CH4等气体的反应而放热。当黄铁矿氧化时，体积增大，对矿石产生胀裂，使矿石裂隙扩大增多，与空气接触面积增加，导致氧气更多地渗入。此外硫的着火点温度低，在200℃左右，易于自燃；FeS2产生的H2SO4使矿石处于酸性环境中，亦能促进煤的氧化自燃。矿石中含碳量高，矿石表面分子活性结构种类繁多,也是矿石自燃原因之一。”

“中村钒矿629采空区的碳质矿岩自燃，排出有毒气体，致使1166 中段、1015 中段、967中段有害气体超标。采空区一旦发现自燃征兆，矿石已储存了大量热能，火区周围岩体温度也很高，要降低如此大范围高温岩体的温度很困难。随温度升高，高温点逆着风流发展速度快，有害气体顺着风流方向流动，时常是只见有毒有害气体而不见明火，采空区高温区域相对隐蔽，高温区域难以准确判定。”

因此，如图1所示，我的一个最为可能的答案可简述如下:

矿井巷道的地层复杂、容易跨塌。相关矿井采空区的自然垮塌和人为封堵，造成了大量气体在采空区聚积。同时，夏季降雨，较多雨水渗流、充填和饱和表层山体岩土缝隙、裂隙、孔隙等。这也可堵塞了地下气体向山坡地表外部空气的流动和排放。聚积在采空区的气体质量和压强也就越来越高。它们对上覆地层的物理、化学和力学作用也就不断增强。它们可在裂开上覆地层，顺着胀裂开的地层面（倾角为40°到55°），快速地向上胀挤涌流、移动到垮塌山体的底部。第二种可能性：CO，CH4等可燃气体，与留存在地下岩层空隙中的空气（氧气）混合，发生自然和爆炸），产生巨大气体膨胀力。

它们（高压气体）瞬间把山体顶起（克服重力）、拉断裂（克服岩石抗拉强度）、推开和抛出（克服重力和形成初始加速度和速度）。与永远向下的重力一道，它们把这些断开、抛出的山体碎石向前方和山坡下方溃流。

高速溃流的破碎岩石可能碰撞到对面山坡（图1中A点），而转向高速流向下方大沟（碾沟）。之后，它们很快又再碰撞到大沟对面的山坡（图1中B点），再转向沿大沟方向，高速移动一段距离。由于沟底和两侧山坡的巨大摩擦阻力，它们（碎石土固体）就煞然停止，拥堵堆埋沟道（图1中C点后方）。气体也就迅速升空、逐渐消失了。

从而，巨大滑坡灾难就形成了！

这使得我又想起了，伟大的科学家牛顿（Isaac Newton, 1642 – 1727），在1686年发表的《自然哲学之数学原理》中，已经告诉我们的哲学探索自然的四条推理规则的第II条：“因此对于相同的自然现象，必须尽可能地寻求相同的原因。例如人与野兽的呼吸；欧洲与美洲的石头下落；炊事用火的光亮与阳光；地球反光与行星反光。”

因此，这个可能成因同其它大量突发高速远程山体岩石崩溃一样，都应该是地下高压气体造成的。

2015年8月16日13：10写成于香港大学黄克兢楼办公室

陝西突發山體滑坡8人問責

http://paper.wenweipo.com   [2016-01-16]

http://paper.wenweipo.com/2016/01/16/CH1601160022.htm

香港文匯報訊據新華社報道，陝西省政府昨日透露，國務院近日批覆陝西省人民政府《關於山陽縣「8．12」突發特大山體滑坡災害處置工作情況報告》，認定該事故是一起特大型自然災害，並對8名相關責任人進行問責。

去年8月12日，山陽縣中村鎮煙家溝碾溝村突發特大山體滑坡災害，造成8人遇難、57人失蹤。經調查認定，該滑坡是在不利地質條件下，受重力、岩溶和地質構造的長期作用而形成的特大型自然災害。

2016年1月16日9：51添加于香港大学黄克兢楼办公室