十九、构造地震的成因

                                                       十九、构造地震的成因
                                                                    雷元星
    全球各处地震台网的仪器通常每年所记录的地震都在一百万次以上，其中2.5级以上的有感地震在15万次以上，7级以上地震约20次，8级以上毁灭性地震年平均约两次。每年地震所释放的能量约3千万千瓦。其中：85%的地震发生在70公里深度以内，称为浅源地震，12%的地震发生在70～300公里之间。称为中源地震，3%的地震发生在300～720公里之间，称为深源地震。而全球约80%的浅源地震、90%的中源地震和全部深源地震都集中在环太平洋地震活动带。在浅源地震中，除极少数属于火山地震与冲击性地震外，95%以上属于构造地震，故研究构造地震的成因便成为目前地震学的主攻方向。
    对构造地震的成因，现已有多种解释，其中"断层回弹"说（或叫弹性回跳说）比较科学地揭示了构造地震的发生机制。即它是由地壳与地壳之间经过长期挤压，其应力（静挤压力）以岩石弹性的形式储存积累，当应力超过岩石弹性极限后，岩石以突然断裂、破碎、、错位为契机，立即发生回弹，释放原积累的弹性应力。一处应力的突然释放，必然引起附近上下岩石应力的改变，再通过一段时间余震以达到新的力学平衡。因而是挤压引起了岩层断裂，突然断裂引起了地震。如现美国西部旧金山至洛杉矶一带的圣安德烈斯大断层，便是经常引起构造地震的根本原因。
    断层回弹说对地壳运动与地震关系的解释无疑是正确的，已为大量的现场观测所证实，但对整个地壳运动动力来源的认识仍带有板块学说的胎痕。
    其实，整个地壳运动的主要动力是奔腾不息的洋流，其次是潮汐，洋流每时每刻都在按自己的意志塑造地壳。只是因地壳是固态圈层，故运动变化的方式形态不象漩涡与台风那样流转与显著，若用一万年的慢镜头录像来观察地壳的运动，你会发现它同磨下的面浆运动没有什么两样，都处在不断蠕动的状态。
    固体地壳的蠕动是通过每年数以百万次的地震来进行的，地壳蠕动必然引起地壳震动。地层的连续断裂，错动就是地壳蠕动的具体过程。地壳沉浮（含造山运动与山体坍塌）是地壳蠕动的基本途径，洋流的水平推力与山体垂直重（浮）力的失衡是地壳蠕动的内在原因，洋流是推动和造成地壳蠕动的直接动力。现以圣安德烈斯大断层为例，见图46。
    AB段是海底地壳S与海岸山岭M西侧的交接面，也是海底地壳S向山顶爬动的滑动摩擦面，F代表北太平洋西风洋流对海底地壳S的粘滞推力，D是AB段S与M之间的最大静摩擦力。当F < D时，S与M保持原位不动；当F=D时，S与M处于错位前的临界状态，即临震状态；当F > D时，即推力F能够克服最大静摩擦阻力D时，S向山顶爬动一截，在F克服D的一瞬间，就是S与M在AB段两侧岩石应力突然释放的瞬间，这一瞬间就是突发性地震。岩石回弹所释放的能量以地震波的形式向外传递，引起附近地区地壳震动，这是造山运动中地震的通常过程。
    山体坍塌过程中所产生的地震与上面相似，只是方向相反。即当S失去F的推力之后，在自身重力作用下向下滑落，自身重力大于AB段的最大静摩擦力D时，S向下突然滑动，同样会产生地震。
    除以上垂直，斜向错位搓动外，地壳内层的水平错位和断裂也会引发地震，这同中央海岭水平错位的原理一样。从构造地震的构成机制角度看，可以把它分为以下三类：
    一是造山地震带，它主要包括环太平洋地震带和处于大西洋、印度洋洋流首冲的沿岸区域，其主要特点是海底地壳向海岸或岛屿山脉爬升时产生地震。因太平洋洋流冲力最大，造山运动最为剧烈，故造山性地震主要分布在太平洋沿岸。
    二是塌坍地震带，它主要以原亚非山系为走向，包括蒙古、青藏、伊朗、安纳托利亚、阿拉伯、东非、南非高原等附近地带，其特点是失去洋流推力的山体在自身重力作用下向低处坍塌滑落而引发地震。
    三是海岭地震带，主要沿各洋中央海岭分布，其特点是洋流在随季风南北位移过程中，把海岭横向剪切错位而引发地震。
    三类地震带分别表示着地壳向上、向下、向侧运动的趋势，也显示着地壳从海岭诞生，被水平地牵向海岸向上爬升，又到内陆向下坍塌这样一条地壳轮回的全过程。
    当然三类地震带的划分只是在描述它们各自的总体趋势，在实际的地壳运动中，它们之间有相互包含、即向上下左右各方倾斜的趋势。如果地壳全部被熔解为岩浆，那么构造地震便同时消失，故构造地震是固体地壳壳块相互搓撞，并在洋流推涌下蠕动形变过程中的必然现象。
    地震震中空间分布的特点在于北半球多于南半球，北半球地震大约占了全球构造地震的70%。这种南北不圴的现象一直使地震学界迷惑不解，如地震的动力机制来自地幔对流，那么地底岩浆的运动又是根据什么给予南北两半球不同的动量？其实，由于南半球的德雷克海峡泄走了约1/6的洋流，使洋流作用于地壳的总动量小于北半球，地壳蠕动的总动量也就小于北半球，故南半球地震次数及能量都要少一些。
    地震震中分布的另一特征是南极和北极附近没有地震，这是因为极地地壳较厚，并且不承受洋流的冲力，地壳基本上不发生蠕变运动，故没有地震。
    地震发生的时间特征是夜间多于白天，尤其是当地月中天前后3小时左右。发生地震的次数最多，这说明固体潮是触发地震的主要因素之一。由于固体潮每天都在使地壳微微抬高和下沉，这就造成山体与海岭重（浮）力的周期性变化，洋流水平推力与山体垂直重力的绝对平衡便不可能存在，其相对平衡中包括有周期性的不平衡因素。当这种不平衡因素与地壳中积累的足量应力叠加时，便极易触发地震。
    由于地核在太阳风斥力作用下，更多地倾在背日面一边（见前"潮汐的成因"），因而夜间的固体潮幅通常大于白天，引起地壳重力变化的幅度也更大，触发地震的机会也就更多。如迄今全球最惨重的唐山大地震就发生在1976年7月28日、阴历初二（朔后）凌晨3点42分53.8秒，最近日本神户大地震发生在1995年1月17日、阴历17（望后）清晨5时46分。统计表明，多数地震触发的时刻在当地月中天后2～5小时之间（这里指造山类地震），因为在固体潮落潮的这段时间，地壳有微微失重的趋势，这给受洋流水平推力驱动的地壳以契进的最佳时机。坍塌类地震的触发时间往往在月中天前2～5小时居多，因为地核上顶，使岩石应力加剧，增大了山体突然滑塌的机会。由于触发地震的因素非常复杂，要绝对准确地预报何时何地发生几级地震是不容易的，但监测洋流与潮汐的运动，将是准确预报构造地震的首要前提。

《地球大揭秘》雷元星先生著，天地出版社1997年3月出版。
挑战牛顿，万有引力不存在；首创"雹式"地球起源说；
这部新《创世纪》将告诉你：地球起源、演化、与毁灭的全过程；
第四章：洋流造山；十九、构造地震的成因；
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隆重再次推出反伪求真惊世新型科普文著
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