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中国大地震规律研究初探 汶川大地震应当让科技理论界苏醒了。理论的落后,缺乏创新研究,其代价是何等的沉重。现在迫切需要重新审视地震的基础理论,地震的预报和预防研究。曾雄飞把爆炸地质动力学理论应用于地震研究,写出《中国大地震规律初探》。以1902年至2008年百年大地震资料为依据,建立了地震爆发的力学条件(地震断裂结构的内压力超过岩层的断裂强度和岩层重力两者之和时,地震将爆发);划出地震的四个分期:能量积聚期,触发期,爆发期和沉寂期;找出了太阳活动对地震触发有最大的影响,月球引力有明显的影响,太阳引力影响较小。地震预报应以地震断裂结构的动力学监测为核心。下面是全文,供有关部门参考研究,算是作者对亡灵的慰藉,也是对生者的一份情谊。 中国大地震规律初探 —— 爆炸地质动力学理论在地震研究中的应用 摘 要 地震是地球断裂构造释放能量的窗口,含能量积聚、触发、爆发和沉寂过程。 地震是震源断裂结构的爆裂过程,断裂结构内压力超过岩层的断裂强度和重力之和时,地震随之爆发。对地震的触发,太阳活动影响最大,月球和太阳引力也有影响。断裂结构内的磁场异变和赵锬的形变矢量观察具有临震警报意义。 关键词 断裂构造 地震动力学 太阳黑子 月球引力 临震警报 2008年5月12日14时28分,四川汶川大地震牵动了全中国的民心。大地震折射出人类对地球的认识还那么苍白,也承载着基础科学理论研究之重。人类太需要重新认识地球了,太需要深入了解地球的喜怒哀乐了。作者刚刚完成了《新原子论及其应用研究 —— 油气成矿爆炸地质动力学理论》的书稿校对,便立即投入到中国大地震资料的搜索。爆炸地质动力学理论已经说明,地震是星球撞击大爆炸的产物[1]。下面将从星球运动的大角度探讨中国百年地震发生的规律。 1 地震发生的条件 爆炸地质动力学指出,有颗原行星撞向原太阳,发生大爆炸,产生了地球和金星;产生了地球的板块,盆地。太平洋是它们的分离面,洋壳比较薄。地球的断裂带是大爆炸冲击波相互作用形成的,是大尺度物质波在地球表层留下的印迹。环太平洋地震带,集中了全球90%以上的地震;几乎全球所有的大地震都集中在这条地震带上。汶川大地震就处于茂汶大断裂上,这一断层切入到了地幔。所谓地震是岩层的爆裂过程,震源是一类断裂构造,是地球向外释放能量的窗口。地球虽然不像太阳那样辐射出强大的能量,但也在释放能量,它们向最薄弱的太平洋洋壳汇集,向地震的断裂构造聚集。当该能量形成的压力超过地壳岩层的断裂强度和重力两者之和时,于是乎发生爆裂,地震发生了。因此研究中国大地震首先必须结合大断裂带,从断裂构造入手。
Pj:构造内压力;σ:岩层断裂强度;Pw:岩层的压力(重力) 图1 震源构造示意图 设地壳内某地震震源的断裂构造,如图1所示,该构造内积聚的压力为Pj (爆裂压力),岩层的断裂强度为σ ,岩层的压力(重力)为Pw。应有Pw = ρgh, ρ为岩层密度, g重力加速度, h为岩层的厚度。V,T 分别表示断裂结构内部的体积和温度。 地震发生的物理力学,也就是爆裂动力学条件是: Pj – (σ + Pw ) > 0 临震条件为 Pj – (σ + Pw ) = 0 (1) 由热力学第一定律(能量守恒),内能dE = δq – PdV, 地震的爆裂极其迅速,可看作绝热过程,δq ≈ 0,于是有dE = – PdV, dV表示震源构造在震前和震后的体积变化。压力P满足式(1)条件,于是有dE = – PdV = – (σ + Pw) dV,重力引起的压应力,Pw = ρgh,于是有dE = – PdV = – (σ +ρgh ) dV;考虑到断裂强度和重力不受体积影响,设v表示爆裂后增加的体积,E记地震释放出的能量,便有 E = (σ +ρgh ) v (2) 利用古登堡建立的地震能同震级的联系[4],lgE = 11.8 + 1.5M ,其中M 表示震级。能量单位erg。这样地震能同震级的联系为 lg (σ +ρgh ) v = 11.8 + 1.5M (3) 式(3)建立了震级同岩层断裂强度,震源深度和震后破裂体积同震级之间的联系。可以看出,地震爆裂体积愈大,震级愈大,地震的破坏作用也愈大。 依据式(1)可以估计爆裂压力Pj的量阶。设花岗岩岩层,ρ为2.67g/cm3,g为9.81m/s2,h为20 km;σ为2×109 Pa;Pw = ρgh ≈ 5.2×108 Pa。Pj ≈ 2.52×109 Pa。因此对于浅层地震,主要取决于岩层的断裂强度。地表建筑物,包括水库在内,对地震的影响(触发)可以忽略。对于震中为20km的花岗岩断裂结构,当内压力积累到2.52×109 Pa时,地震将爆发。后面的研究表明,太阳活动是地震的主要触发因子,月球引力也构成影响。 星球撞击大爆炸形成了环太平洋断裂带,这是全球地壳主要的释放能量的区域。地震和火山通过这些窗口释放能量,保护了全球的安全,处于窗口附近的地带则要替全球担承多一些的苦难。地震理论研究为规避地震灾害,提供了科学的支撑。 2 环中国 – 西太平洋断裂带与地震 星球撞击大爆炸,太平洋和印度洋大爆炸形成了环中国 – 西太平洋断裂带(地震带):北部是堪察加和阿拉斯加带;东部带是日本、台湾到菲律宾;南部是印尼;西部是贯穿辽宁、河北、宁夏、甘肃、四川、云南和西藏东部的断层地震带。亚洲的主要地震集中在这条环带上。中国的大地震同这个环带密切相关。研究中国的地震规律需要从这个环地震带的规律入手。 现将百年来环中国 – 西太平洋发生的大地震,依时序列下,部分东太平洋的地震和其他地震也列入,见表1。数据主要引自百度网[2]。 表1 1902 – 2008 环中国 – 西太平洋发生的大地震
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