關(guān)于地震成因的解釋,迄今為止,尚沒有一個(gè)確定的科學(xué)結(jié)論,有的都只是各種假說。從二十世紀(jì)初魏格納的板塊學(xué)說建立以來,目前學(xué)術(shù)界關(guān)于地震的看法,主要有以下四種觀點(diǎn)。
1、板塊運(yùn)動(dòng)致震說
板塊運(yùn)動(dòng)致震說是指由于活動(dòng)的板塊之間相互擠壓、碰撞、摩擦、分離等導(dǎo)致巖石斷裂、破碎、錯(cuò)位等,造成了地震。
板塊運(yùn)動(dòng)學(xué)說認(rèn)為全球的巖石圈并非一個(gè)整體,而是被海嶺、海溝等分割成漂浮在軟流層上的六大板塊。而板塊之間并不是靜止的,而是相互運(yùn)動(dòng)的,板塊之間的相互運(yùn)動(dòng),就會(huì)造成地震。但由于其引起板塊運(yùn)動(dòng)的原因不同,可以將板塊運(yùn)動(dòng)致震說分成以下兩種不同的學(xué)說。
1、 板塊構(gòu)造學(xué)說
地球由地核、地幔和地殼三部分組成,呈同心圓狀,從內(nèi)到外依次是地核、地幔和地殼。各大板塊處于軟流層上,由于靠近地核處的地幔物質(zhì)溫度高于靠近地殼處的上地幔,這種顯著的溫度差,形成了地幔物質(zhì)的對流現(xiàn)象,導(dǎo)致了板塊的運(yùn)動(dòng)。板塊的運(yùn)動(dòng)有兩種不同的方式,即鄰近板塊的分離和碰撞。
而板塊與板塊之間的相互擠壓、摩擦、拖曳、碰撞是導(dǎo)致地震的根本原因。由于板塊之間的這種相互作用力,導(dǎo)致巖石中產(chǎn)生應(yīng)力(靜擠壓力),其應(yīng)力在巖石中儲(chǔ)集,當(dāng)應(yīng)力的積累超過巖石彈性所能承受的極限后,就會(huì)導(dǎo)致巖石斷裂、破碎、錯(cuò)位,造成地震的發(fā)生。當(dāng)應(yīng)力釋放之后,再經(jīng)過一段時(shí)間的余震以達(dá)到新的力學(xué)平衡。這就是擠壓導(dǎo)致斷裂,斷裂引發(fā)地震的構(gòu)造學(xué)說,也稱之為彈性回跳學(xué)說。
板塊構(gòu)造學(xué)說一直是地震成因的主流學(xué)說,從20世紀(jì)形成以來,被中國地學(xué)界普遍接受,對中國地學(xué)界影響深遠(yuǎn)。其主要文章有張振春的《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》和潘紹煥的《板塊構(gòu)造學(xué)說與地震》。
2、 地球自轉(zhuǎn)學(xué)說
地球自轉(zhuǎn)學(xué)說認(rèn)為不同板塊之間質(zhì)量存在差異,地球自轉(zhuǎn)速率變化(地球自轉(zhuǎn)角速度變化)時(shí),漂浮在軟流層上的板塊就會(huì)相互運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致板塊之間相互作用的發(fā)生。這是發(fā)生地震的根本原因。
地球自轉(zhuǎn)速率的變化導(dǎo)致板塊間的運(yùn)動(dòng)主要有以下三種方式:
(1)“分離”。當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)速度變化時(shí),質(zhì)量較重的板塊就會(huì)和質(zhì)量較輕的板塊相互脫節(jié),出現(xiàn)分離作用。這種“分離”情況會(huì)引發(fā)正斷層型地震。
(2)“碰撞”。當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)速度變化時(shí),不同質(zhì)量板塊的運(yùn)動(dòng)速率會(huì)有差異,質(zhì)量較重的的板塊運(yùn)動(dòng)速度慢,較輕的板塊運(yùn)動(dòng)速度快,便會(huì)引發(fā)板塊之間的“碰撞”。
(3)“摩擦”。由于靠近南北兩極的自轉(zhuǎn)速度小,南北板塊運(yùn)動(dòng)速度緩慢或者接近于勻速。這就導(dǎo)致了遠(yuǎn)離兩極的板塊速度變快或者變慢都會(huì)與南北板塊發(fā)生錯(cuò)位摩擦,出現(xiàn)“摩擦”的作用。這種情況會(huì)引發(fā)走滑斷層型地震。
其主要文章有陳學(xué)忠、李艷娥、趙曉燕的《地球自轉(zhuǎn)、地震成因與地震預(yù)報(bào)》,陳學(xué)忠的《地球自轉(zhuǎn)與汶川地震的成因》等。
2、爆炸致震說
爆炸致震說主要是認(rèn)為地球內(nèi)部由于不同的因素會(huì)發(fā)生爆炸現(xiàn)象,導(dǎo)致地殼巖石圈的碎裂,引發(fā)地震。
但由于爆炸物質(zhì)、方式的不一樣,同樣可以將爆炸致震說分為以下五種學(xué)說:
1、 雷電爆炸致震學(xué)說
這種學(xué)說認(rèn)為地震是一種地殼雷電現(xiàn)象,即地震是由于地殼內(nèi)部積累的靜電荷過多、極化,從而引發(fā)了地殼中雷電現(xiàn)象的產(chǎn)生,引起巖石的破裂,導(dǎo)致地震的發(fā)生。這可以看作是一種雷電爆炸現(xiàn)象。
雷電爆炸說認(rèn)為地下的雷電主要有以下兩種來源:自然電場。自然電場主要是由電子導(dǎo)電地質(zhì)體的天然電化學(xué)作用和地下水中電離子的過濾和擴(kuò)散作用,以及大地電流和雷雨放電等因素所形成的電場。包括地下水氧化還原電場、過濾電場、地殼中的壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)等;太陽活動(dòng)產(chǎn)生的電荷。太陽活動(dòng)如耀斑、黑子、太陽風(fēng)等產(chǎn)生的帶電粒子、射電輻射等可以直接或者間接的到達(dá)地面,形成地殼中的電能。
持這種地震成因?qū)W說的主要文章有張寶盈的《地震是一種“地殼雷電效應(yīng)”?—地震成因新探》和《地震電磁成因假說》,姚承的《地震是地下雷電》。
2 、熱能過多致震學(xué)說
地核內(nèi)部熱能過多引發(fā)地震主要是指由于地球吸收各種能源的能量大于地球向宇宙空間釋放的能量,因此地球內(nèi)核儲(chǔ)存的能量會(huì)逐漸增加,地核內(nèi)具有的壓力也越來越高,當(dāng)?shù)睾藘?nèi)能量增加到一定限度,超過地殼巖石所能承受的限度時(shí),就會(huì)爆炸,以火山噴發(fā),地震等形式向外釋放能量,形成地震等災(zāi)害。
地核熱能過多的現(xiàn)象是多種因素共同作用的結(jié)果,主要有以下幾方面的原因:地球內(nèi)部的雷電是產(chǎn)生地?zé)崮艿闹匾蛩亍5厍騼?nèi)部是一個(gè)閉合的電路,地球在圍繞太陽公轉(zhuǎn)或者自轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)與星際磁場發(fā)生相對運(yùn)動(dòng),在地球內(nèi)部產(chǎn)生微弱電流,以地球自轉(zhuǎn)的方式輸往地核,形成熱能;太陽輻射匯聚地核形成熱能。由于地球的特性,太陽輻射到地球上的熱能大多數(shù)被地球吸收,儲(chǔ)集起來,匯聚到地核內(nèi)部,形成熱能;還有一種情況就是人類日常所用的煤炭、石油、天然氣、電等能量被地球所吸收,形成熱能。其中前兩點(diǎn)是形成地核熱能的主要原因。
所以持這種觀點(diǎn)的學(xué)者認(rèn)為只要在適當(dāng)?shù)牡胤剑M可能多的開采地?zé)豳Y源,就可以人為地減少火山噴發(fā)和地震。
關(guān)于這種理論觀點(diǎn),筆者沒有找到專業(yè)的學(xué)術(shù)論文,僅找到一篇關(guān)于此種觀點(diǎn)的文章:張亞鵬的《地震成因新觀》。
3、 天然氣爆炸致震學(xué)說
這種地震成因假說認(rèn)為地殼斷層帶是地震產(chǎn)生的場所,由于斷層帶提供了聚集氣體的空間,當(dāng)氣體不斷增加,因空間有限,氣體會(huì)在封閉的地殼內(nèi)膨脹受壓,當(dāng)壓力積累到一定程度時(shí),或者其它原因觸發(fā)時(shí),這些氣體將會(huì)沿?cái)鄬颖∪醯牧芽p爆破性地釋放出來,引發(fā)地震。
這種假說否定了板塊運(yùn)動(dòng)引發(fā)的地震,主要有以下四個(gè)依據(jù):地震往往是突然發(fā)生的,地表沒有征兆,這種突發(fā)現(xiàn)象只有氣體在地底深部慢慢積聚,才能產(chǎn)生這個(gè)效果;地震是瞬間完成的,只有高壓的氣體才有足夠的能量引發(fā)瞬間的能量釋放;余震的產(chǎn)生是由于地殼內(nèi)部氣體的釋放需要一個(gè)過程,需逐步釋放,并不是一次性釋放;地震發(fā)生前后會(huì)有降溫現(xiàn)象,是由于氣體膨脹吸熱的緣故。
代表文章有岳中琦的《汶川地震與山崩地裂的極高壓甲烷天然氣成因和機(jī)理》,張恩學(xué)的《地震的特征、原因及觸發(fā)機(jī)制》。
4、 核爆炸致震學(xué)說
核爆炸致震說是指地幔中核變的及時(shí)效應(yīng)在地殼上的表現(xiàn)。
由于地幔的長期沉淀、析出、分層,在地球深處形成較純凈的核裂變(如鈾等)物質(zhì)圈,同時(shí)由于地幔對地表的液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)(如海水、石油、空氣等)的吸入、熱解,或者內(nèi)部物質(zhì)的生成析出,在地幔的上層(地幔、地殼之間)聚集了較為純凈的核聚變物質(zhì)(如氫、氦等)。
地幔的對流會(huì)造成核裂變物質(zhì)相遇,發(fā)生核裂變,如果此時(shí)附近存有核聚變物質(zhì),進(jìn)而引發(fā)核聚變。核變要在極短時(shí)間里釋放極大的能量,產(chǎn)生高溫膨脹即產(chǎn)生高壓,導(dǎo)致地殼因?yàn)檫@種壓力而產(chǎn)生破碎、斷裂,形成地震。
余震的產(chǎn)生機(jī)理有兩方面因由。大地震發(fā)生后,一方面核變產(chǎn)生溫度熔化地幔,并同時(shí)造成地幔溫度的不均勻,加速其對流,提高了核裂變物質(zhì)相遇的概率,引發(fā)余震;另一方面核變產(chǎn)生溫度可以熔化地殼使一些曾經(jīng)被凍結(jié)的核聚變物質(zhì)被重新釋放,同時(shí)又可以提高含氫化合物(如海水蒸汽)的熱解比例,增加核聚變物質(zhì)的含量,產(chǎn)生了余震。直到該地區(qū)下方地幔中幾乎所有相遇可以超過臨界體積的核裂變物質(zhì)及其附近的核聚變物質(zhì)全部發(fā)生核反應(yīng),余震才會(huì)停止。
主要文章有虞振東的《地下核燃燒假說的主要證據(jù)》,李六四的《地球熱核演變說》。
5、 地球排氣致震學(xué)說
其認(rèn)為地球內(nèi)部存在著大量不同于外界的強(qiáng)還原性氣體,這種氣體在巨大壓力的迫使下不斷鉆入巖石裂隙的最尖端,通過H+H→H2反應(yīng)產(chǎn)生上萬大氣壓,壓力使裂隙急速雪崩式地向前劈裂,當(dāng)巖石的強(qiáng)度不足以抵擋這種壓力時(shí),遂發(fā)生破斷地震。也可以算作是一種氣體爆炸現(xiàn)象。
地球排氣理論已有一個(gè)多世紀(jì)的研究歷史,不算新近形成的理論,但是直到20世紀(jì)90年代后,才形成規(guī)模的、系統(tǒng)的一種理論,逐漸被人們所認(rèn)知、接受。
地球排氣觀點(diǎn)認(rèn)為地球內(nèi)部含有巨大的氣流和幔汁潮,而且在數(shù)量和能量上都不是大氣、海洋可比擬的。杜樂天先生認(rèn)為地球內(nèi)部至少還存在4個(gè)規(guī)模很大的氣圈,它們由深至淺依次是:外地核氫氣圈;上地幔氣圈;中地殼氣圈;上地殼氣圈。大氣和海洋都是地球十幾億年內(nèi)部排氣的產(chǎn)物,氣圈和水圈是地球排氣的次生物。
由于地球內(nèi)部巨大壓力,使氣體向上運(yùn)動(dòng),向外排氣,這種排氣是造成地震、旱災(zāi)、地磁異常、特大暴雨、部分森林火災(zāi)等全球特異自然災(zāi)害的根本原因。
主要的文章有杜樂天的《地球排氣作用—重大自然災(zāi)害孕因和地下巨大天然氣來源》、《地球排氣作用的重大意義及研究進(jìn)展》,杜樂天、強(qiáng)祖基的《特異自然災(zāi)害發(fā)生的內(nèi)因》。
3、流體致震說
流體活動(dòng)致震說是指由于地球內(nèi)部的高溫熔融物質(zhì)(即流體)在不同作用下導(dǎo)致了地殼巖石的破碎,引發(fā)了地震。
但根據(jù)流體物質(zhì)活動(dòng)方式的不同,可以將其分為以下兩種學(xué)說:
1 、流體上升活動(dòng)致震學(xué)說
地球內(nèi)部存在著高溫熔融物質(zhì),這些物質(zhì)由于地球內(nèi)部不同的溫度差、密度差、壓力差等差值,導(dǎo)致流體的上升活動(dòng),侵入地殼薄弱部位。當(dāng)?shù)貧r石圈薄弱部位不能承載流體的沖撞力道之時(shí),就會(huì)導(dǎo)致地殼巖石破碎,形成地震。
流體致震說是建立在地球內(nèi)部存在大量熔融物質(zhì)基礎(chǔ)上的學(xué)說,其否定了板塊碰撞導(dǎo)致地震的說法,解釋了板塊運(yùn)動(dòng)所不能解釋的大陸內(nèi)部板塊穩(wěn)定地帶地震頻發(fā)的現(xiàn)象。
代表文章主要有劉武英、吳建華、郭永霞等的《關(guān)于巖漿活動(dòng)在地震過程中的作用的討論》,車用太、劉五洲、魚金子的《地殼流體與地震活動(dòng)的關(guān)系及其在強(qiáng)震預(yù)測中的意義》,車用太、張培元、谷元珠等的《地震預(yù)測的新理論與新方法探索》。
2、 勢—?jiǎng)幽苻D(zhuǎn)化致震學(xué)說
其認(rèn)為流體上的巖石具有極大的重力勢能,當(dāng)?shù)厍騼?nèi)部某一處封閉的熔融流體物質(zhì)的溫壓發(fā)生變化或者沿地殼裂縫散逸之后,流體上覆的巖石圈的穩(wěn)定狀態(tài)就會(huì)被打破,就會(huì)導(dǎo)致地殼巖石圈因重力勢能向下運(yùn)動(dòng),發(fā)生塌陷、錯(cuò)位、形變等情況,引發(fā)地震。
這種觀點(diǎn)認(rèn)為流體對地殼主要有兩方面的作用:高溫高壓流體會(huì)降低巖石的剛性,引發(fā)地殼巖石從脆性向塑性變形轉(zhuǎn)變,因而大地震通常在脆性中上地殼內(nèi)發(fā)生;流體會(huì)降低破碎巖體或者斷層之間的摩擦力,地震發(fā)生后會(huì)獲得較大的速度和動(dòng)能,使塑性的地殼產(chǎn)生位移或者錯(cuò)位、形變。
代表文章是徐常芳的《殼內(nèi)流體演化及地震成因說》和《地震流體成因說及其應(yīng)用研究》。
4、天體引力致震說
天體引力致震說是指由于月亮、太陽等對地球的引力作用,導(dǎo)致地震的產(chǎn)生,古來就有根據(jù)太陽、月亮的變化來預(yù)測地震的方法。
關(guān)于天體引力對地震的影響,都是直接引起了地球上某些運(yùn)動(dòng)的發(fā)生,間接的產(chǎn)生了地震,所以可以根據(jù)天體引力引發(fā)的不同運(yùn)動(dòng),又可以將天體引力致震說分為以下三種學(xué)說:
1、 漩渦活動(dòng)致震學(xué)說
漩渦活動(dòng)致震說是一種將天體引力和地球內(nèi)部流體結(jié)合起來的地震假說。主要是指地球內(nèi)部軟流圈內(nèi)的流體物質(zhì)在太陽、月亮引發(fā)的潮力作用下,與地球表面的的海水、大氣發(fā)生同步運(yùn)動(dòng),以漩渦的形式在地球內(nèi)部形成有規(guī)律的升降,即所謂的固體潮,從而導(dǎo)致地震。
這種在天體引力作用下形成的漩渦升降活動(dòng)主要有以下兩種方式:自地球內(nèi)部向地表盤旋上升的漩渦,它是流體在由低緯度區(qū)向高緯度區(qū)流動(dòng)過程中形成的。當(dāng)這種漩渦形成時(shí),來自地球內(nèi)部深處的熱能就像是鉆頭一樣不斷的沖擊、融熔巖石層,并使之抬升。當(dāng)這種上升盤旋的勢能積累超過巖石層的強(qiáng)度時(shí),便會(huì)導(dǎo)致巖石層頂部的破裂,形成上沖型地震。由于上沖型地震的震源距離地表較淺,因此這種地震也被稱為淺源地震。
自地表向地球內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的下降漩渦,它是流體巖漿在由高緯度區(qū)流向低緯度區(qū)的過程中形成。當(dāng)這種下降式的盤旋發(fā)生時(shí),對地殼巖石層的支撐力降低,地殼巖石層在自身重力和向下吸附力的作用下,必然產(chǎn)生向下沉降的運(yùn)動(dòng)趨勢。當(dāng)向下沉降的勢能積累超過巖石層的強(qiáng)度時(shí),巖石層在底部的莫霍面上破裂,就會(huì)形成陷落型地震。由于震源距離地表較深,因此陷落地震被稱之為深源地震。
代表文章是徐萬民的《地震成因新說》。
2、 強(qiáng)潮汐致震學(xué)說
強(qiáng)潮汐致震說是指受天體引力的影響,地球上的海水會(huì)發(fā)生大規(guī)模、強(qiáng)烈的潮汐活動(dòng),這些潮汐活動(dòng)會(huì)引發(fā)海平面的上升或者下降運(yùn)動(dòng),引起了地下流體活動(dòng),而流體的活動(dòng)會(huì)引發(fā)地震的產(chǎn)生。
天體引力引發(fā)地球上海水運(yùn)動(dòng)變化導(dǎo)致地震的說法主要表現(xiàn)在兩方面:一方面是指海水的潮汐運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí),大規(guī)模潮水移動(dòng)離去,重力勢能的減弱,使海水離開的這一地區(qū)內(nèi)的地殼受到流體的沖擊而抬升,在地殼裂縫或者薄弱地帶就會(huì)發(fā)生地震或者火山情況;另一方面是隨著強(qiáng)潮汐轉(zhuǎn)移到所在的區(qū)域內(nèi)時(shí),此地所受的重力勢能增大,地殼會(huì)相對下降,擠壓下面的流體向兩邊運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致兩邊地殼內(nèi)的流體增多,同樣受到流體的沖擊、抬升,導(dǎo)致地殼撕裂、張開,從引發(fā)地震、火山等狀況。
地球上海洋運(yùn)動(dòng)的變化,并不是天體引力一方面的作用,但是強(qiáng)潮汐的形成卻與天體引力密切相關(guān),是形成地球海洋強(qiáng)潮汐的重要原因。
代表文章有楊學(xué)祥、韓延本、陳震、喬琪源的《強(qiáng)潮汐激發(fā)地震火山活動(dòng)的新證據(jù)》和楊學(xué)祥、楊冬紅的《潮汐激發(fā)地震的最新研究》。
3 、天體引力觸發(fā)地震學(xué)說
這種觀點(diǎn)認(rèn)為天體引力只是地震形成的一種次要因素,并不是主要原因。天體引力只是對地震的發(fā)生起到一種觸發(fā)作用,即是一種加快地震發(fā)生的因素。
這種觸發(fā)作用因?yàn)榈卣鸪梢蛑饕虻牟煌?,其觸發(fā)機(jī)制也不甚相同。如堅(jiān)持應(yīng)力積累是導(dǎo)致地震成因主要原因的學(xué)者認(rèn)為,天體引力可以通過對地殼的撕裂和提升作用,加速應(yīng)力的積累,致使地震的提前發(fā)生;堅(jiān)持流體是地震發(fā)生主要原因的學(xué)者認(rèn)為天體引力強(qiáng)大時(shí)會(huì)引發(fā)地球流體劇烈的活動(dòng),導(dǎo)致地震的提前發(fā)生。雖然其觀點(diǎn)不甚相同,但卻都認(rèn)為天體引力對地震有觸發(fā)作用。
所以這種觀點(diǎn)的學(xué)者認(rèn)為通過觀察太陽或者月亮的變化,有助于我們預(yù)測地震。
代表文章是張尚勤的《太陽月亮與地震》,胡輝、王銳、郭曉明的《日月引潮力與地震》。
以上的四種地震成因假說,雖然各不相同,但其目的是一樣的:旨在地震預(yù)測,解決地震預(yù)測難的問題。本刊的立場主要傾向于氣體爆炸致震學(xué)說,本期涉及的文章也多與氣體爆炸致震學(xué)說有關(guān)。