地震成因探索

蘭進勝 齊乃娟

（1.濟南市人防建筑設計研究院有限責任公司，山東濟南 250000；2.山東建科建筑設計有限責任公司，山東濟南 250000）

0 引言

海西運動是全球陸殼聚合形成超大陸的過程。志留紀末至泥盆紀初，岡瓦納大陸并未發生明顯漂移。泥盆紀晚期，全球海平面大規模升降，發生泥盆紀生物大滅絕；早石炭世全球巨大海侵，晚石炭世海平面波動仍比較頻繁；晚石炭世至早二疊世，全球氣溫顯著降低，發生長達50Ma 的大規模冰川活動。冰川消融后的“晚二疊世和早、中三疊世”，全球大陸干旱廣布。二疊紀末，潘基亞超大陸形成，發生二疊紀生物大滅絕。三疊紀末，潘基亞超大陸轉向裂解，發生了古阿爾卑斯運動和三疊紀生物大滅絕，許多大型鱷類滅絕；侏羅紀起，全球范圍內的海侵開始擴大[2]。白堊紀末，岡瓦納次超大陸裂解，全球生物大滅絕，在地球生活超1.5 億年的非鳥類恐龍全部滅絕，新阿爾卑斯運動開始，大西洋開啟，古地中海漸趨萎縮，印度異常高速漂移[3]。

1 技術背景

2000 多年前，亞里士多德提出“力是維持物體運動的原因”，即“凡是運動的物體，一定是有力在驅動它”。這個“想當然”的錯誤觀點，統治了人們近2000 年，直到16 世紀伽利略提出反對,提出“力不是維持物體運動的原因”，后來牛頓提出“力學三大定律”。

可是今天的人類、今天的固體地球物理學，再次“想當然”地認為“地殼運動，一定是有力在驅動”，例如“地幔對流驅動論”，之后又延伸出“海底擴張說”和“板塊構造說”。“力不是維持物體運動的原因”和“力學三大定律”被人們遺忘。

“板塊構造說”認為，“板塊邊界”易破裂，因此地震頻發；而材料力學認為，材料（巖石）的破壞規律遵循“強度理論”（最大拉應力理論、最大伸長線應變理論、最大切應力理論、形狀改變能密度理論），材料總是在“危險截面”“危險點”處破壞（拉、壓、剪切應力集中的部位，與是否為“材料邊界”沒有關系）。可見，“板塊構造說”與材料力學存在分歧。再者，如果是離散的“邊界”，不可能產生碰撞或破壞。“板塊構造說”被人們廣泛接受，而導致材料（巖石）破壞的“強度理論”卻被嚴重忽視。

2 “地幔對流驅動論”

一般認為，地殼運動的驅動力是地幔對流，現階段地殼運動“速度逐漸變慢”，是因為地幔對流的速度變慢；在地殼運動快速的時期（如印度在60Ma 異常高速漂移），是因為地幔對流的速度快。

如果說現階段緩慢的地幔對流就可驅動地殼運動，那么根據牛頓第二定律F=ma，現階段的地殼運動速度應該更快。根據牛頓第一定律可知，高速運動的大質量物體（如高速漂移的印度），即使沒有任何驅動力，也不會立刻停下來，而是會因慣性繼續運動。

物體“速度逐漸變慢”是因“動力減弱”？現實中“速度逐漸變慢”的冰壺、火車、船舶等，并非是“動力減弱”導致，它們“沒有驅動力”，只有阻力。綜上可見，“地幔對流驅動論”無法自圓其說。力不物體運動（地殼運動）的必要條件，即力不是維持物體運動的原因。

3 地震學研究的幾個誤區

誤區一，認為地殼運動一定存在“正在作用的驅動力”（例如“地幔對流”），忽略了“力不是物體運動的必要條件”（力不是維持物體運動的原因）。

誤區二，認為“材料邊界容易破壞”，這與材料力學的“強度理論”存在分歧。

誤區三，認為陸殼是緩慢聚合、緩慢裂解的，忽略了陸殼快速裂開、快速聚合的可能。

誤區四，認為引發陸殼聚合和裂解的力是同一種力，忽略了是兩種力的可能。

誤區五，更多關注的是地殼的離散和匯聚，忽略了地殼“水平轉動”的情形。

誤區六，非常重要的因果關系沒有弄清楚：是力引發了地殼運動，還是地殼運動產生了力？是地幔流動、俯沖引發地殼運動，還是地殼運動引發地幔流動和俯沖？

誤區七，沒有將地震成因與造山運動、陸殼分合、冰川消長、古氣候變化、古生物演化、生物大滅絕等問題結合起來分析。

4 水平轉動

水平運動有3 種運動形式（一個剛片在平面內有3 個自由度[4]）：上下移動、左右移動、水平轉動。

陸殼可在力矩或力偶矩作用下產生水平轉動[5-6]。水平轉動可產生水平扭力，水平扭力產生“線性分布”的水平剪應力。地殼水平轉動很少被關注。

5 “陸殼膨裂”與“陸殼聚合”猜想（陸殼運動的動力機制）

泥盆紀末，陸殼逐漸由聚集轉為熔合，漂移速度開始由快減慢；超大陸或次超大陸的開裂是瞬間的，即“陸殼膨裂”現象，或因溫度應力；“陸殼聚合”或與地球轉動以及萬有引力有關；引發“陸殼聚合”和引發“陸殼膨裂”的力，是兩種力；“聚合力”很小，是持續作用的；“膨裂力”極大，是瞬間作用的，“膨裂力”遠大于“聚合力”。根據動量定理Ft=Δmv 可知，“作用力很小，但作用時間足夠長”或是“作用時間極短，但作用力極大”，都可使物體產生巨大動量。

陸殼分合（陸殼運動）使地殼產生不同步運動。本文中的陸殼運動、地殼運動，如無特別說明，均是指不同步運動。地殼運動主要由陸殼運動（陸殼分合）引發，“陸殼運動的動力機制”也是“地殼運動的動力機制”，“陸殼運動的規律”也是“地殼運動的規律”。

據古地磁分析，印度北東漂移始于白堊紀末（印度異常高速漂移），印度漂移“速度逐漸變慢”，且逆時針旋轉，像一只“左旋的冰壺”。對冰面上“左旋的冰壺”進行受力分析發現，冰壺上并沒有“正在作用的驅動力”，冰壺運動是因為慣性。因受阻力，冰壺速度逐漸變慢。

白堊紀末，全球生物大滅絕，“身高高”或“體型大”的陸地動物幾乎全部滅絕（質量越大、高度越高、剛度越大，則地震作用越大[7]），非鳥類恐龍全部滅絕；新阿爾卑斯運動開始，大西洋自南向北快速開啟，印度向北東異常高速漂移，且速度逐漸變慢。

白堊紀末，大西洋和印度洋快速開裂并擴張，開裂裂縫正好位于岡瓦納次超大陸的中部，這與溫度應力引發“陸殼膨裂”的猜想非常吻合，如圖1 所示。溫度應力引發“陸殼膨裂”猜想的依據：陸殼體量足夠大、脆性材料、開裂裂縫位于陸殼中部區域、開裂后初速度極快，且“速度逐漸變慢”。

圖1 澳大利亞、印度因“膨裂力”產生轉動原理示意圖

大體量露天建筑如果未設置伸縮縫，溫度應力將導致其開裂。“陸殼膨裂”相當于建筑設置了伸縮縫（不再膨裂）。不同的是，露天建筑的基礎固定在地基上，而陸殼漂浮在地幔軟流層上。

只有超大陸或次超大陸才有可能發生“陸殼膨裂”。膨裂力（引發“陸殼膨裂”的溫度應力）僅瞬間作用于陸殼，不作用于洋殼（洋殼不膨裂）。膨裂力的作用時間極短（t ＜1s），但由膨裂力引發的慣性力[8]的作用時間可以持續數千萬年甚至上億年。

岡瓦納“陸殼膨裂”瞬間，地震加速度（主要為水平加速度）估計為50 ～100g。加速度估計依據：地震加速度足以滅絕陸地恐龍，但不足以滅絕鱷類（水中的小型鱷抗震有優勢）。

現階段，地殼運動速度逐漸變慢（被誤認為是“地幔對流”或“海底擴張”放緩了，動力減弱了），說明地殼運動的加速度為負值，這個造成地殼運動負加速度的力，即本文所說的“慣性力”。“慣性力”實際為阻力，而并非動力。現階段（膨裂階段）的地殼運動沒有“正在作用的”驅動力。

“陸殼膨裂”理論不同于地球膨裂、地殼膨裂、洋殼膨裂等理論，“陸殼膨裂”僅指由膨裂力（引發“陸殼膨裂”的溫度應力）直接引發超大陸或次超大陸瞬間崩裂的現象。以東非大裂谷為例，非洲不屬于超大陸或次超大陸，其開裂是因膨裂慣性（慣性力），而非膨裂力直接引發，故不屬于“陸殼膨裂”。

6 岡瓦納“陸殼膨裂”的“七個結論”

以瞬間作用的“膨裂力”垂直于“膨裂裂縫”的原則，對各陸殼受力分析或對岡瓦納“陸殼膨裂”模擬，可導出“七個結論”。（1）南美洲向西偏南漂移，且順時針轉動；（2）印度向北東漂移，且逆時針轉動；（3）澳大利亞向東漂移，且逆時針轉動；（4）南極洲向西南漂移；（5）非洲向北東漂移；（6）北美洲向西北漂移；（7）格陵蘭島與歐亞大陸分離。補充說明：南美洲近似一個直角三角形，其直角角點的軌跡是西偏南，而其北側銳角角點的軌跡是西偏北。

6.1 現階段的陸殼轉動及轉動原因分析

現如今全球超過半數的地震與陸殼轉動有關。南美洲、印度、澳大利亞等陸殼轉動明顯。南美洲、印度、澳大利亞轉動原因如下。

（1）南美洲北端受北美洲約束，南端受南極洲向西南的拉力，使南美洲產生順時針的定軸轉動（非規則的定軸轉動）。

（2）如圖1 所示，印度逆時針轉動是因受到來自澳大利亞的偏心力（與F1 大小相等、方向相反），可用“力的平移定理”解釋：澳大利亞作用在印度上的偏心力可以從原作用位置平行移至印度的質點，欲不改變該力對于印度的作用效應，則必須在該水平面內附加一力偶，其力偶矩等于原力對印度的質點之矩。

（3）如圖1 所示，澳大利亞同時受印度向西南的作用力F1（與印度所受偏心力大小相等、方向相反）和南極洲向東北的作用力F2（膨裂力），F2 更大，依據“力的平行四邊形法則”，將F2 沿著與F1 平行的反方向分解，可得出，澳大利亞等同于受一個向東的力和一個逆時針的力偶。

6.2 現階段的陸殼運動與“七個結論”吻合

南美洲發生了順時針扭轉，且至今仍在發生順時針扭轉的證據：環太平洋地震頻發、弧線形的小安的列斯群島、東太平洋海丘的形狀、渤海灣的形成和華北巖石圈減薄、郯廬斷裂帶等。

澳大利亞發生了逆時針扭轉，且至今仍在發生逆時針扭轉的證據：豪勛爵海丘的形狀，克馬德克海溝、湯加海溝和新西蘭島的形成，其周邊大地震頻發等。

印度發生了逆時針扭轉，且至今仍在發生逆時針扭轉的證據：印度的漂移軌跡，卡爾斯伯格海嶺和東非大裂谷的位置、形狀，印度東部海域大地震頻發，印度周邊如海原、汶川、巴基斯坦、阿富汗等大地震的發生等。

南極洲至今仍有向西南的膨裂動能：大西洋-印度洋海嶺、太平洋-南極海嶺、智利海嶺；（均為拉應力危險截面）

非洲至今仍有向北東的膨裂動能：大西洋中脊及其中脊裂隙、羅曼什海溝，土耳其、意大利等地震頻發。

北美洲至今仍有向西北的膨裂動能：阿留申弧、北美洲西海岸地震和火山頻發。

由此可見，“七個結論”與現實情況吻合。現階段的地殼運動主要是因岡瓦納膨裂的慣性，也可以理解為，現如今絕大多數的構造地震為白堊紀末“陸殼膨裂”地震的余震。

這“七個結論”可用于分析全球巖石圈的受力情況。現如今幾乎全球所有構造地震的成因，宏觀上都可用這“七個結論”來分析或解釋（由運動分析受力，力的“危險截面”地震頻發）。例如，“南美洲向西偏南漂移，且順時針轉動；印度向北東漂移，且逆時針轉動；北美洲向西北漂移”是我國構造地震發生的主要原因。“非洲向北東漂移”是土耳其、敘利亞、意大利等構造地震發生的主要原因。

陸殼運動引發地殼運動、洋殼俯沖，是地幔流動、地幔噴涌的根本原因。并非俯沖、地幔流動引發地殼運動，而是地殼運動引發俯沖、地幔流動或噴涌。

7 “陸殼膨裂”與“陸殼聚合”猜想印證（陸殼運動的規律）

陸殼運動遵循如下時序步驟：超大陸或次超大陸階段→轉折點A →“陸殼膨裂”階段→轉折點B →“陸殼聚集”階段→轉折點C →“陸殼熔合”階段→轉折點D →超大陸或次超大陸階段→轉折點A →“陸殼膨裂”階段……

“轉折點”通常伴隨著超大事件的發生，如地殼劇烈運動、海陸變遷、大規模地震、火山熔巖噴發、氣候變遷、生物大滅絕等。轉折點A，因溫度應力引發的“陸殼膨裂”現象，如三疊紀末、白堊紀末；轉折點B，“陸殼聚集”產生熱量，冰川活動，如奧陶紀末；轉折點C，“陸殼熔合”產生熱量，大規模冰川活動，陸殼聚合開始由快變慢，海洋開始出現大規模的波動,如泥盆紀末；轉折點D，“陸殼熔合”的基本結束，全球炎熱干旱，冰川消融，超大陸形成，會有超大滅絕事件發生，如二疊紀末。

“聚合力”很小，是持續作用的；“膨裂力”極大，是瞬間作用的。這種“動力機制”決定了陸殼的漂移速度，在“陸殼膨裂”階段和“陸殼熔合”階段（膨裂后和熔合時）持續減小，在“陸殼聚集”階段（聚集時）持續增大；陸殼漂移速度的峰值出現在“陸殼膨裂”的初期和“陸殼熔合”的初期。

“陸殼分合”的各階段會有疊合，例如，侏羅紀既處于潘基亞超大陸的“陸殼膨裂”階段，又處于岡瓦納次超大陸階段；泥盆紀末期既處于“陸殼聚集”階段，又處于“陸殼熔合”階段（聚集和熔合現象并存）。

“陸殼膨裂”階段初期（膨裂的瞬間）和“陸殼熔合”階段的初期，是陸殼漂移速度的峰值。例如，印度在60Ma 異常高速漂移（“陸殼膨裂”早期），且速度逐漸變慢（系因慣性和阻力，被誤認為是“地幔對流”放緩了）；泥盆紀晚期全球海平面大規模升降，早石炭世全球巨大海侵（大規模“陸殼熔合”初期）。

三疊紀末“陸殼膨裂”猜想的證據。（1）三疊紀是超大陸形態，侏羅紀古地中海開啟，白堊紀之后古地中海才趨漸萎縮；（2）三疊紀末潘基亞超大陸轉向裂解，發生了古阿爾卑斯運動和三疊紀生物大滅絕，許多大型鱷類滅絕；（3）侏羅紀起，全球范圍內的海侵開始擴大，但海侵沒有影響到亞洲中部、東部；（4）從世界地形圖看，地中海-拉布拉多海-巴芬灣自東向西呈“線”形，與“陸殼膨裂”形成的大西洋形態相似；（5）拉布拉多海的開啟早于北大西洋的開啟[9]。

8 力與運動（“陸殼分合”的原因）

地殼運動可引發地殼碰撞或裂解，地殼碰撞或裂解也會引發地殼運動。地殼運動可產生力（慣性力），力（膨裂力、聚合力）也可引發地殼運動。

受力平衡的物體必然靜止或勻速直線運動；靜止或勻速直線運動的物體也必然受力平衡。地球運動軌跡為螺旋線，說明地球、地殼所受合外力不為零，地殼主要受萬有引力，并受轉動轉矩影響，即“陸殼聚合”是因地球轉動和萬有引力，“聚合力”始終存在。地球地殼呈洋、陸分布，洋殼薄，剛度小，轉矩小；陸殼厚，剛度大，轉矩大。在地球轉動和萬有引力引發的離極力和潮汐力作用下，總是會造成：（1）地殼不同步漂移（陸殼和洋殼轉矩不同）；（2）全球陸殼在赤道附近聚合成超大陸（聚合力）；（3）赤道附近的地殼偏厚（或為早期陸核的成因）。

“聚合力”很小，是一直存在的；“膨裂力”極大，是瞬間的。“膨裂力”遠大于“聚合力”，所以在“陸殼膨裂”階段，“聚合力”的作用并不明顯。

“陸殼膨裂”的瞬間是因“膨裂力”觸發運動，膨裂后因慣性運動引發慣性力。膨裂力的作用時間極短（t＜1s），但由膨裂力引發的慣性力（拉壓彎剪扭）的作用時間可以持續數千萬年甚至上億年。南桑威奇群島陸殼的質量相對較小、慣性小，但仍常會發生深源地震。

現階段（膨裂階段）的地殼運動沒有“正在作用的驅動力”。力不是維持物體運動的原因。

補充：剛度通常與材料的形狀和材特性有關，地殼如果整體足夠厚，整體剛度足夠大，則不會發生“陸殼分合”，不會產生不同步運動，也不會發生地震。

9 “危險截面”的分布規律

地殼運動使地殼間產生拉、壓、彎、剪、扭等作用力。地殼的水平運動方向（含水平轉動方向）決定巖石圈的受力類型，巖石圈的受力類型（拉壓彎剪扭等）決定其“危險截面”的分布。

用材料力學解釋一下彎曲危險截面和扭轉危險截面。由彎曲和扭轉的應力變化規律可知，危險截面上的最大彎曲正應力發生在鉛垂直徑的上、下兩端點處，而最大扭轉切應力發生在截面周邊上的各點處。例如，因南美洲順時針扭轉，東太平洋海丘系洋殼的彎曲危險截面，湯加、日本島、臺灣省、菲律賓、郯廬斷裂帶、安的列斯弧等系扭力危險截面；因印度逆時針扭轉，東非大裂谷、海原、汶川、巴基斯坦、孟加拉灣東部海域等系扭力危險截面。

此外，智利海嶺（納斯卡板塊南界）是因南極洲向西南漂移，洋殼的拉伸危險截面；卡爾斯伯格海嶺，是因印度向北東漂移且左旋，洋殼的拉伸危險截面；羅曼什海溝，是因非洲向北東漂移，洋殼的水平剪切危險截面。南桑威奇群島，原是位于南美洲與南極洲之間的地殼，此部位既屬于拉伸危險截面，又屬于彎曲危險截面，斷裂后被太平洋洋殼飛速向東彈出。

現階段的地震成因可用如下步驟分析：對岡瓦納“陸殼膨裂”進行模擬或受力分析（“膨裂力”垂直于“膨裂裂縫”）→推導各陸殼的運動模式（含“七個結論”）→根據陸殼運動模式分析相關地殼的受力情況（拉壓彎剪扭）→根據力（拉壓彎剪扭）判斷“危險截面”的分布。經分析得到的“危險截面”分布與所謂的“板塊邊界”非常一致。

10 構造地震成因

巖石圈在力（拉壓彎剪扭，其中包括軟流地幔物質的壓力和溫度應力）的作用下破壞，即為構造地震的成因。只有超大陸或次超大陸才會發生溫度應力破壞，特指“陸殼膨裂”地震；軟流地幔物質對巖石圈的液壓破壞，特指火山地震，例如洋殼俯沖形成的液壓。

地震發生是因地殼（巖石）產生破壞。巖石可被拉斷、壓斷（含液壓）、剪斷、彎斷、扭斷。但本質上，巖石的破壞形式只有3 種：壓應力破壞、拉應力破壞和剪切應力破壞。強度越大，震級越大（抗壓強度：抗剪強度：抗彎強度：抗拉強度≈10:3:1:1）；破壞截面越大，震級越大（裂縫越長、越深，破壞截面越大）。構成地殼的花崗巖、玄武巖等巖石，抗壓、抗剪、抗彎、抗拉強度的比約為10：3：1:1，抗壓強度約為100 ～300MPa，抗剪強度約為30 ～65MPa，抗彎強度約為7 ～30MPa，抗拉強度約為7 ～30MPa。

巖石的抗壓強度很大，很難出現大范圍的正壓破壞。巖石圈在受壓時通常產生的是彎曲破壞或斜截面剪切破壞（受壓逆斷）。彎曲破壞的本質是拉、壓應力破壞，彎曲洋殼（如東太平洋海丘）的頂端受最大拉應力，底端受最大壓應力。

溫度應力引發“陸殼膨裂”，溫度應力要克服陸殼（巖石）的抗拉強度以及陸殼與軟流圈之間的最大靜摩擦力。

巖石圈破壞有兩種類型：脆性斷裂和塑性屈服。構造地震主要是因巖石脆性斷裂。

巖石圈的破壞規律遵循“強度理論”（最大拉應力理論、最大伸長線應變理論、最大切應力理論、形狀改變能密度理論等）。材料總是在“危險截面”“危險點”處破壞（拉、壓、剪切應力集中的部位，而并非材料邊界）。

最大拉應力理論、最大切應力理論：巖石圈內的一點（或一個截面）的最大應力（拉應力或切應力）達到巖石的極限應力，巖石就會發生脆性斷裂（或塑性屈服），形成構造地震。

最大伸長線應變理論：巖石圈的最大伸長線應變達到巖石的極限值，巖石就會發生脆性斷裂，形成構造地震。

形狀改變能密度理論：巖石圈內的一點（或一個截面）的形狀改變能密度達到巖石的極限值，巖石就會發生塑性屈服（或脆性斷裂）。

11 地震震級

地震是巖石圈在力的作用下產生破壞，是力轉換為動能、應變能、形變和熱能的過程。引發巖石圈破壞的力（以下簡稱“破壞力”）越大，地震釋放的能量越大，地震震級越高。

“破壞力”的大小主要與兩個因素有關，即巖石強度和破壞截面大小。強度越大，震級越大（抗壓強度：抗剪強度：抗拉強度≈10:3:1）；破壞截面越大，震級越大（裂縫越長、越深，破壞截面越大）。

只有巖石圈的體量夠大，才可能產生較大的破壞截面。巖石圈體量（長、寬、厚）越大，越具備積累巨大“破壞力”的能力。通常，巖石的抗壓強度＞抗剪強度＞抗拉強度，在破壞截面相同情況下，受壓破壞釋放的能量（地震震級）最大，剪切破壞次之，受拉破壞最小。但巖石很難產生大范圍的正壓破壞，巖石在受壓時通常產生的是彎曲破壞或剪切破壞（逆斷、俯沖、走滑）。體量（長、寬、厚）較小的地殼，加載不了較大的力；很長或很深的破壞截面，需要很大的力才能形成。因此，巨大地震的破壞裂縫，長度、深度必至少有一個為大值；洋殼厚度小（洋殼平均厚度約7km），如果巨大地震發生于洋殼（裂縫淺），地震的破壞截面一定較長。

白堊紀末，岡瓦納“陸殼膨裂”，引發全球劇烈地震。該地震或為顯生宙以來地球上發生的最大震級地震，因為地震瞬間的破壞截面（膨裂裂縫）很深、很長（陸殼平均厚度約33km；澳大利亞與南極洲、非洲與南北美洲快速分離，“膨裂裂縫”長約18000km）。

智利9.5 級地震，是因南美洲順時針扭轉，主要是陸殼的扭壓破壞；郯城8.5 級、唐山7.8 級地震，也是因南美洲順時針扭轉，主要是陸殼的水平剪切應力破壞；海原、巴基斯坦、塔吉克斯坦、阿富汗、汶川等大地震，是因印度逆時針扭轉，主要是水平剪切應力破壞；土耳其、意大利大地震，是因非洲擠壓，主要是水平剪切應力破壞或斜截面逆斷剪切破壞。現階段，幾乎所有的巨大地震都屬剪切破壞地震（逆斷、俯沖、走滑）。

12 巖石圈破裂速度與地震烈度

有合外力，則必有加速度；有加速度，則必是有力作用。地震烈度主要與地震加速度有關。陸殼加速度越大，地震烈度越大。地殼的破裂速度，關聯地殼的運動速度和加速度。破裂速度快，說明引發地震的力大，進而說明破壞截面大（裂縫長或深）或巖石強度大（抗壓強度＞抗剪強度＞抗拉強度）。

有些地震震級大，但烈度小，是因為只是洋殼加速度大，陸殼幾乎沒有加速度，如一些俯沖引發的深源地震、單純的海洋地震。

13 力與熱量（地震與氣候）

力，會產生應力和形變（形變還包括碰撞、摩擦、斷裂、變厚、減薄等情形）。地殼形變會產生熱量。形變越大、力越大、力的作用時間越久，產生的熱量越多。地殼破裂，軟流地幔物質就可能涌出，釋放熱量。全球熱量動態平衡，構成水氣調節。水氣調節主要包括降水和蒸發、氣流和洋流、冰川消長等。

水氣調節對巨大地熱作出的反應：炎熱干旱→冰川消融，吸收熱量→炎熱干旱減弱；炎熱干旱→降水、氣流、洋流等→寒冷潮濕→冰川形成，釋放熱量→寒冷潮濕減弱。

大規模“陸殼熔合”（產生巨大應力、形變和熱量），引發泥盆紀晚期全球海平面大規模升降、泥盆紀生物大滅絕、早石炭世全球巨大海侵、晚石炭世至早二疊世長達50Ma 的大規模冰川活動、冰川消融、潘基亞超大陸形成、二疊紀生物大滅絕、炎熱干旱的早中三疊世[10]、溫熱的中生代。

海西運動（陸殼聚合），產生巨大形變和巨大熱量，引發奧陶紀末、泥盆紀末、二疊紀末的3 次生物大滅絕，引發多次冰川活動，也引發全球生物由水生向陸生演化。早中三疊世全球干旱廣布，中生代全球溫熱，也是因海西運動。

南美洲順時針轉動，南美洲西海岸承受巨大扭力，東太平洋海丘承受巨大彎力，產生巨大形變，釋放巨大熱量，這或為厄爾尼諾現象和拉尼娜現象發生的根本原因（厄爾尼諾+水氣調節=拉尼娜；水氣調節如秘魯寒流等）。

“七個結論”可以分析和解釋現階段的地震成因，也可以分析和解釋現階段氣候變化、氣候異常的原因。例如華北巖石圈減薄、華北地震、華北氣候異常，均與南美洲順時針扭轉有關。

影響氣候變化的因素主要有太陽的輻射熱、地殼運動引發的地熱、水氣調節。地殼受力大、應力集中的區域，易引發地震、地熱和極端天氣。地殼運動越劇烈，地震越頻繁，單位時間內產生的熱量越多，水氣調節力度越大。

太陽輻射熱和水氣調節，是晝夜溫差變化和四季變換的原因；而陸殼分合引發地殼運動、地殼形變、地熱和水氣調節，是全球氣候變暖、全球氣候變冷、冰川消長的最主要原因。

14 一些其他現象的解釋

14.1 深源地震和地幔楔

俯沖是洋殼在壓力或扭力作用下，形成的“斜向下剪切”破壞。深源地震和地幔楔均與俯沖有關。海溝均由剪切破壞形成（俯沖或水平剪切）。洋脊均分布于洋殼的拉伸或彎曲危險截面。對照全球深源地震分布圖和世界地形圖可發現，深源地震、海溝和火山弧等與“七個結論”非常吻合。

華北巖石圈主要受水平拉力和水平剪力（南美洲順時針轉動），所以沒有俯沖帶、地幔楔、深源地震；東北巖石圈受太平洋洋殼擠壓和俯沖（受南、北美洲運動的影響），所以有地幔楔和深源地震。大西洋洋殼主要是受拉力，所以幾乎沒有俯沖帶、地幔楔、深源地震；地中海和太平洋的洋殼都受擠壓，所以有俯沖帶、地幔楔、深源地震。

印度向北東漂移，且逆時針扭轉，其對歐亞大陸的擠壓程度東側（橫斷山一側）高于西側（帕米爾高原一側），故受擠壓程度相對較輕的西側，俯沖力度相對較大，發生深源地震的概率相對較高。拱高越高，側推力越小，嚴重擠壓的洋殼拱側推力較小，甚至沒有側推力。

14.2 熔巖、火山

地球從外向內由地殼、地幔和地核3 部分構成，地殼又分陸殼和洋殼，陸殼厚，洋殼薄，均由固態巖石構成，地幔上部有一圈軟流層，地殼浮于其上。地殼一旦破裂，高溫地幔物質就可能涌出，形成熔巖或火山。洋殼俯沖會增大軟流層的液壓，易引發火山。

地幔楔均是由洋殼俯沖形成。楔形地幔是被俯沖洋殼重度擠壓的軟流地幔物質，絕大多數的超強噴力火山都是因此形成；夏威夷群島主要是因洋殼在擠壓下彎曲破壞形成，此類火山的噴力次之；大西洋中脊的火山主要是因洋殼拉伸破壞形成，這類火山的噴力最弱。

地幔楔具有巨大的液壓，幾乎所有的超強噴力火山都與之有關。

14.3 冰川與姆潘巴現象

現今的非極地冰川，均位于地殼應力集中的部位(岡瓦納膨裂，引發地熱和大規模水氣調節，形成冰川)。

地史上的冰川活動，均發生于劇烈的地殼運動之后（產生巨大地熱），是水氣調節對巨大地熱作出的反應。例如，早石炭世的大規模“陸殼熔合”釋放巨大熱量→晚石炭世至早二疊世大規模冰川活動→早中三疊世全球炎熱干旱→卡尼期洪積事件（三疊紀已無冰川可融）。

短期的、小規模的地熱可引發短期的、小規模的氣候變冷或冰川活動；長期的、大規模的地熱可引發漫長的、大規模的冰川活動。參考古生代和中生代早期的古氣候，“陸殼聚合”產生巨大形變和巨大地熱。

同樣環境，溫度高的水會有更大力度的熱交換和水氣調節。在水氣調作用下，單位時間內對熱量的吸收高于熱量的釋放，這或為冰川形成的原理，也是姆潘巴現象的原理。

二疊紀末，全球冰川消融吸收大量熱量，但全球仍是炎熱干旱。如果沒有晚石炭世至早二疊世的大規模冰川活動，二疊紀大滅絕還要更加嚴重，早中三疊世的炎熱干旱也要更加嚴重，是水氣調節減弱了二疊紀大滅絕的滅絕程度和氣候的惡劣程度。

全球變暖，冰川消融，吸收熱量，減弱炎熱；全球變冷，冰川形成，釋放熱量，減弱寒冷。即，冰川形成減弱寒冷和潮濕；冰川消融減弱炎熱和干旱。

地殼運動產生巨大熱量后，通常是先冷再熱。冰川活動或異常降溫，通常預示高溫要到來（參考石炭紀、二疊紀、早中三疊世的冰川活動和氣候特征；參考火山噴發造成的“無夏之年”）。

14.4 造山運動

造山運動均是由陸殼分合（陸殼運動）引發，主要是指洋殼被擠壓成陸殼的過程。洋殼薄，剛度小，更易產生應力集中和形變。

加里東階段的前半段主要是因“陸殼膨裂”（持續減速），后半段主要是因“陸殼聚集”（持續加速）。

海西運動是“陸殼聚合”（聚集和熔合）的過程，初始階段主要是“陸殼聚集”（持續加速），中后期主要是“陸殼熔合”（從石炭紀開始持續減速）。印支運動屬“陸殼熔合”（持續減速）。

古阿爾卑斯運動是由潘基亞超大陸“陸殼膨裂”引發（持續減速）；新阿爾卑斯運動是由岡瓦納次超大陸“陸殼膨裂”引發（持續減速）。

侏羅紀之初（“陸殼膨裂”早期、古阿爾卑斯運動早期）、古近紀之初（“陸殼膨裂”早期、新阿爾卑斯運動早期，印度異常高速漂移）、石炭紀之初（“陸殼熔合”早期、海西運動中期），這3 個時期造山運動異常猛烈。

14.5 陸殼分合與物種演化

地史也是陸殼分合史。洋殼受擠壓可形成陸殼，但陸殼很難再變成洋殼，故陸殼面積一直在增大，潘基亞超大陸是迄今為止最大超大陸。

對照“海西階段全球古大陸的形成與演化”和全球生物演化發現，物種演化與地殼運動息息相關。海西運動過程中，大量洋殼被擠壓成陸殼，產生巨大應力和形變，釋放巨大熱量，并引發水氣調節，全球生物被迫由水生向陸生演化。如早古生代，海生無脊椎動物繁盛；奧陶紀末“陸殼聚集”引發大規模海侵、全球性冰川事件和奧陶紀生物大滅絕；志留紀晚期，裸蕨類陸生植物出現；志留紀末“陸殼聚集”，發生小規模“滅絕事件”；早泥盆世，岡瓦納之上的冰川形成又消失；泥盆紀，魚類繁盛；泥盆紀末“陸殼熔合”，海平面大規模升降，發生泥盆紀生物大滅絕；早石炭世，全球巨大海侵，晚石炭世，海洋的波動仍比較頻繁；石炭紀與二疊紀，兩棲類繁盛；二疊紀末“陸殼熔合”基本結束，全球炎熱干旱，冰川消失，發生二疊紀大滅絕，潘基亞超大陸形成；早中三疊世，全球干旱廣布；中生代，爬行類繁盛。

三疊紀末，潘基亞超大陸裂解，引發古阿爾卑斯運動和三疊紀生物大滅絕，許多大型鱷類滅絕；白堊紀末，岡瓦納次超大陸裂解，引發新阿爾卑斯運動和白堊紀生物大滅絕，大西洋開啟，非鳥類恐龍全部滅絕，喜馬拉雅山系和阿爾卑斯山系逐漸形成。

如果地殼整體剛度足夠大，則不會發生地殼運動和地震，地球的洋、陸分布引發“陸殼分合”，“陸殼分合”又不間斷地引發地殼運動和水氣調節，給地球帶來生機和活力，也注定了生物大滅絕的周期性。

14.6 被彈飛的南桑威奇群島

北美洲、南美洲與南極洲曾連接在一起，因岡瓦納“陸殼膨裂”分離。因南極洲向西南漂移，位于南美洲與南極洲連接處的地殼既承受拉力，又承受壓力和彎力（受拉、受壓和受彎危險截面），引發斷裂，南美洲與南極洲的“小尾巴”形成。斷裂瞬間，斷裂的地殼向東飛出，形成南桑威奇群島。

從力學角度分析，南美洲西海岸中部的“凹陷”、南桑威奇群島，二者都受彎力，都位于彎曲危險截面，都存在不同程度的彎曲。

膨裂之初，南美洲北端受北美洲約束（見圖2 的B點），南端受南極洲向西南的拉力（見圖2 的A 點），西側受太平洋洋殼的阻力（見圖2 均布荷載q），南美洲的彎矩圖如圖2 所示。

圖2 南美洲西海岸陸殼的彎矩圖

膨裂之初，南桑威奇群島北端受南美洲約束（見圖3的B 點），南端受南極洲向西南的拉力（見圖3 的A 點），西側受太平洋洋殼的阻力（見圖3 均布荷載q），南桑威奇群島的彎矩圖如圖3 所示。

圖3 南桑威奇群島的彎矩圖（尚未向東飛出時）

南美洲順時針轉動，與南美洲西海岸中部的“凹陷”受力相對應的洋殼，在復合剪切（水平剪切應力和俯沖）作用下形成馬里亞納海溝，并產生巨大撕裂力（水平拉應力和水平剪切應力），引發日本海、韃靼海峽、黃海、渤海和鄂霍次克海開啟，并造成華北巖石圈減薄。

“七個結論”可用于分析全球巖石圈的受力。南桑威奇群島的成因和受力，可用“七個結論”的（1）和（4）推導得出，南美洲向西偏南漂移，且順時針轉動；南極洲向西南漂移。

15 地殼應力與地理地貌

地殼應力產生地殼形變和地熱，影響地球地貌和氣候。結合全球地形圖和“七個結論”可以看出，全球沙漠分布區，經常發生山火、嚴重干旱、極端天氣的地區均屬于“受力大、應力集中的區域”。所謂的墨西哥超大“隕石坑”，是因岡瓦納“陸殼膨裂”產生的巨大拉應力（“點”形受拉區），使巖石圈減薄、斷裂，呈現隕石坑的形態，許多盆地地貌的形成與拉應力有關。并沒有證據表明其含有隕石成分（銥非隕石成分，地球內部含有大量銥元素，銥普遍存在于火山活動帶）。隕石撞擊不會造成陸殼“線”形開裂，也無法解釋各陸殼的漂移軌跡和轉動原因。

日本海、韃靼海峽、黃海、渤海和鄂霍次克海的形成，華北巖石圈減薄和東亞大地幔楔的形成，安的列斯弧的形成，千島海溝、日本海溝、馬里亞納海溝、湯加海溝、克馬德克海溝的形成，秘魯海溝和智利海溝的形成，安第斯山脈在新生代的快速抬升，南美洲西海岸多深源地震、多火山、氣候復雜多樣，東太平洋海丘的形成，均是因南美洲順時針扭轉（南美洲西海岸承受巨大扭力；深源地震和地幔楔均與俯沖有關，海溝均由剪切破壞形成，洋脊均分布于洋殼的拉伸或彎曲危險截面；洋殼俯沖會增大軟流層的液壓，易引發火山）。

16 結語

地殼運動、海陸變遷、構造地震、火山和熔巖噴發、冰川消長、氣候變遷、物種演化、生物大滅絕等，實際是由陸殼分合(陸殼運動)引發的一系列連鎖反應。地震是地殼內能和應力積累的結果；地震可使地殼內能和應力得以釋放。弄清“地殼運動的動力機制”，建立正確的地殼運動模型、受力模型，是研究地震成因的必要前提。望本文能拋磚引玉，喚起業界對“強度理論”“危險截面”和“陸殼膨裂”“陸殼轉動”等現象的關注。