[发明专利]人工生成闪电熔岩的系统

说明书

本发明公开了一种人工生成闪电熔岩的系统，包括引雷弹、与所述引雷弹通过钢丝连接的引流杆，引流杆分别与沙漠沙子层、海滩沙子层和矿区沙子层连接，并分别通过沙漠沙子层、海滩沙子层和矿区沙子层将雷电流泄放至地面；与引流杆连接的电流信号采集系统；以及用以采集环境数据的环境数据采集系统。本发明的系统将闪电引导至不同类型的硅质沙堆中，利用闪电放电产生的巨大能量释放在不同类型的沙堆中，生成不同的闪电熔岩。该系统填补国内关于闪电熔岩研究领域的空白，对于全球的气候变化研究以及考古研究具有不可估量的价值。

技术领域

本发明涉及交叉学科技术领域，尤其涉及一种雷电物理中利用人工引雷技术及闪电放电产生高温、高压使硅质沙堆受热熔融生成中空管状闪电熔岩的方法。

背景技术

闪电熔岩是全球极其稀有的一种特殊天然物质，它的形成需要同时具备多种苛刻的化学条件、气象条件以及地质条件等，尤其与地球表面的沙质成分、土壤湿度、降雨强度和雨量以及闪电放电的电流强度大小等诸多因素有关。关于闪电熔岩的形成机理目前比较认可的说法是：强雷暴期间，由于闪电频发，当部分地闪偶然打到沙漠、海滩或者矿区等地表硅质物质含量较高的区域，地闪超长的放电通道瞬间产生的巨大能量，由于局部高温、高压，在能量泄到地表的过程中，使地下一定深度内以二氧化硅为主的多种矿物沿着电流通过的路径在极短时间内有序熔融、气化，形成中空管道，管道周围熔融部分吸附周边物质并受到强降雨的影响，迅速冷却，随即形成玻璃质管壁。

闪电熔岩属性的确定，对判断地质历史时期局部地区的古环境有重要意义。由于闪电熔岩特殊的生成环境，且闪电熔岩生成后便会长久保存在地层中，所以地层中的闪电熔岩是曾经雷击事件的记录，能客观印证当时该地区远古时期发生的雷暴天气状况。虽然目前关于闪电熔岩的研究极少，但有研究表明，闪电熔岩的特质为重构和重新认识区域性的古环境提供了很好的证据和重要的信息。比如，有学者认为，如今的撒哈拉沙漠极少出现雷雨天气，但是考古发现闪电熔岩在撒哈拉沙漠南部地区的大量出现，这从一个侧面表明在古气候环境中该区域曾经是雷暴天气频繁，并且降雨量大。另外，通过有关学者分析发现，撒哈拉沙漠中部地区晚更新世以来雷击石的时空分布和密度变化有明显的变化特征(该地区雷击石的密度具有由南向北减少的趋势)。这反映了该地区曾经出现暴雨发生的频率和强度由南向北减弱趋势。值得指出的是，闪电熔岩形成时会在管壁内部的腔隙中封存微量的古代大气。对这些气体进行分析能够获取当时该地区的远古环境信息，为进一步研究古大气的成分组成提供重要的线索。比如，对非洲利比亚沙漠中形成于1.5万年前的雷击石中包裹的古大气进行了分析，发现这些雷击石所在地表的碳/氮元素比值与现今沙漠中的半干旱区域相似，这些区域如今主要分布在北纬17°以南地区，而闪电熔岩则发现于北纬24°，这说明半干旱区域曾经至少扩展到北纬24°。

综上所述，闪电熔岩的形成需要多种物理、化学及大气等条件共同作用，而且它的生成多见于人迹罕至的沙漠、海滩等环境，形成过程非常偶然，不易被发现，辨识难度较大。目前发现的闪电熔岩一般出现在沙漠、海滩等硅质物质较多的地区，但是数量极其有限，长期以来几乎没有相关研究工作的报道。

因此，基于上述技术问题，为了研究闪电熔岩的形成机理，本领域的技术人员亟需研发一种利用人工引雷技术及闪电放电产生高温、高压使硅质沙堆受热熔融生成中空管状闪电熔岩的系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种依托人工引雷技术，在雷暴频发季节，利用相关的仪器设备和方法，有目的将闪电直接引到硅质沙堆里，利用闪电放电通道流经沙堆时，其瞬间产生的高温、高压条件，并结合强降雨使沙堆里的硅质成分形成闪电熔岩。同时，测量闪电熔岩的生成条件和环境，比如雷电流测量系统，大气环境测量系统(温度、压力以及湿度等气象参数，尤其是雨量和雨强)以及土壤温度、湿度变化的测量系统，为深入研究闪电熔岩提供一种重要的技术手段和方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种人工生成闪电熔岩的系统，该系统包括：

引雷弹，所述引雷弹发射至雷暴云底部，并通过该引雷弹诱发雷暴云对地放电；