地震成因研究＊

李仕宏

(湖北省鄂州市 436003)

地震成因研究＊

李仕宏

(湖北省鄂州市 436003)

提出地球重力场中不平衡地壳固体环压、环拉定位集中原理新概念。由于这一新概念的确立,关于地壳斜向滑力最大集中量的物质质量来源理论上可以达到纯固体地壳全部质量的量级。从而找到了地质演化力源中尚未找到的第一力源。指出在斜向滑力等诸力作用下地球壳、幔中“固、液环流”的存在,论证了基于“固、液环流”的地质演化的 6种地质区型,进而划定了 9种地震成因的地质界线。

莫霍面陡度;固体环压;环拉定位集中原理;滑板公式;环流

1 引言

欲求地震成因,应先有正确的地质理论。本文试图在现有地质理论基础上简略建立新的地质理论框架,将地球壳、幔划分为 6种地质区型,从而分理出 9种地震成因的地质区型界线,为区域地震成因研究奠定基础。

2 已知的与地质相关的力和量

2.1 地球质量

地球质量被认为是一准定值。故地壳圈层中的重力加速度基本为常数,从地表至地下 70 km深处其值只在 9.81～9.847 m/s2小范围内变化。

2.2 地表低温

相对地幔温度而言,地壳上表面的环境低温为准定值,即在 0℃上下几十度小范围内变化。

2.3 地表低压

相对地幔压力而言,地壳上表面环境低压为定值,即一个大气压。

2.4 地壳下表面高温

地壳下表面处 (莫霍面处)高温值为 1 000℃。如果认为地球吸热、制热与散热平衡,那么具有较强保温性能的地壳的下表面处的温度应该恒定[1]。

2.5 地球体积

地球体积是地球热量的函数,即

式中V表示体积,Q表示热量。

如果地球吸热、制热与散热平衡,那么就有地球体积为一定值的结论。

2.6 地壳下表面高压

地壳下表面处 (莫霍面处)高压值为 10 000大气压[1]。

2.7 垂向自重力

地球物质在各自本处的垂向向心作用力,其数学表达式为:

式中,F表示力,m表示质量,g表示重力加速度。

2.8 岩浆液压力

岩浆及与之混合的地幔固体物质的自重共同组合成不定形压力作用。其中含有它们的自重压、温度压、密度压等。其数学表达式由垂向自重与理想气体运动方程综合表出。

式中,ρ表示密度,h表示柱高,g表示重力加速度。

式中 P表示压强,V表示体积,N表示粒子数,K为玻尔兹曼常数,T表示温度。若 N KT为常数,则 P与V成反比。

2.9 固体结构力

指固体岩石的凝聚力及其抵抗各种变形的能力。由于固体结构实体可对抗来自各方向的作用力,故在实现力学平衡的过程中该力在其结构所及的限度内可依组合方式帮助任意方向接受或施加力的作用。岩石的结构力决定岩石的抗拉、抗折、抗剪、抗压等抵抗破坏的能力。其对拉、折、剪、压的抵抗能力顺序可表为:抗拉 ＜抗折 ＜抗剪 ＜拉压。

固体地壳的结构强度由其整体性、致密性、修造性以及其自有的软、硬、碎、韧等弹、塑性质综合决定。

整体性:据认为莫霍面是整体性最强的岩石结构层面,地球的全球封闭性主要是依靠以莫霍面为最完整封闭面的固体地壳的整体性来实现的。

致密性:固体地壳各圈层由于受到重力分异作用及地球内各相对方向的压力作用而实现各自的致密性,显然,由地表至莫霍面其致密性随深度的增加而增强,故固体地壳的结构强度随深度的增加而增加。所以有:下层地壳可作为上层地壳的滑板,结构弱的上层地壳可在结构强的下层地壳上滑动。这一结论是本文立论的一个重要条件,称为“滑板条件”。

修造性:固体地壳结构存在破坏与修造机制。一般而言,高温、运动与增距作用属破坏因素,低温与压力属修造因素。但高温同时具有双重作用,固体遭破坏后的碎块的高温重熔是低温和压力发挥修造作用的前提和条件。地壳固体结构的破坏速率与修造速率的平衡与失衡决定固体地壳的演化方向。

3 与地质相关的力——地球重力场中(有心力场中)不平衡地壳固体环压、环拉定位集中原理

3.1 理想的平衡地壳

为了使固体地壳表面不被掩盖,也为了使高温、高压固、液混合不被低温、低压固、液混合所混淆,本文暂略去地表液态水的地质作用。同时,为了论证需要,本文对莫霍面给出如下特殊定义：1)莫霍面是地球岩石圈中纯固体地壳由上而下的结束面;2)莫霍面是地球岩石圈中含固体和熔融性液体两种物态共存的上地幔圈层的由上而下的起始面。

本文只将地球考虑为无旋球体。根据地球物理学所称的“正常地壳厚度”数据,这里假定一个所谓“理想平衡地壳厚度”,这个厚度为 32 km[2]。所谓“平衡地壳”即指：1)全部纯固体地壳圈层各处厚度相等;2)全部纯固体地壳圈层各处物质组分及结构方式相同而且均匀。如图 1所示,A、B实线及与其相连的虚线所示的两球面为界面的中间部分为平衡地壳。无疑,在地球重力场中,平衡地壳物质与上地幔物质是处于力学平衡状态的。以垂向相对的力为例,参与平衡的力有:垂重向心力,幔液压离心力和纯固体地壳物质的结构力,其中,纯固体地壳的结构力又可分为助向心结构力和助离心结构力两种相反方向的作用力。平衡方程式为:

式中 F幔液压离心为式 (4)中的 P。

图 1 平衡地壳、不平衡地壳及地壳三区示意图(未按比例)FIg.1 Sketch of balanced crust,unbalanced crust and three crust regions

3.2 演化的不平衡地壳

由图 1A、B全封闭实线所示界面所围成的中间部分表示演化的不平衡地壳,其中A为莫霍面,B为地壳上表面。由于纯固体地壳存在两方面的不均匀:1)各处结构方式千差万别;2)相容性程度不同的各元素在各地分布不均匀,故处在部分熔融等物理化学作用条件下统一的平衡地壳不可能存在。力学平衡方程式 (5)必然发生偏离。在地壳结构力(凝聚力)薄弱处或相容性综合程度较弱处便形成了幔隆,地壳厚度变薄。相比之下,地壳结构力 (凝聚力)较高处或相容性综合程度较强处便形成了幔坳,那里的地壳比幔隆处厚,其莫霍面所在地势比幔隆处的莫霍面低。

在幔隆处,地壳垂向相对力学平衡方程式为:

在幔坳处,地壳垂向相对力学平衡方程式为:

力 Y环拉集中助离心及 X环压集中助向心的来源将由下文给出。在式 (5)、(6)、(7)所表明的垂向相对力学平衡关系中,力与抗力双方各自遵守“共同出力或受力”规则。例如,在对抗对方来力的作用中,如果有两个或两个以上的抗力存在,则由诸抗力共同按组分性质无偏废地对抗对方来力,从而实现平衡。

至此,可以将地球按地壳及地幔演化的不平衡状况依地壳厚度。划分为 3个区域,即壳厚小于 32 km的幔隆区(图 1C区),壳厚大于 32 km的幔坳区(图 1D区)和壳厚等于 32 km的平衡地壳厚度区。

3.3 莫霍面的陡度

根据重力区域补偿理论,幔坳区的纯固体地壳对地幔总保持有一定的插入深度。如果幔坳区纯固体地壳中的固体物质质量有增量机制存在,则其对地幔的插入增量与阿基米德浮力原理有相关性。所谓浮力,是定形物质对等量不定形物质实现力学平衡时的体积剩余效应。由于纯固体地壳物质与地幔物质密度差额不大 (约为 3.27-2.67=0.6 g/cm3),在扣除地壳结构力作用之后,幔坳区地壳厚度增量中伸出地表的尺度仍然小于插入地幔的尺度。这样便进一步增加了幔坳区莫霍面与幔隆区莫霍面之间的陡度,即在幔隆区与幔坳区的莫霍面上进一步形成了较陡的滑坡。如果将莫霍面的地质作用与地表地质作用相比,鉴于两种原因：1)莫霍面在下;2)莫霍面高低陡度大于地表高低陡度。故地表地质作用小于并服从莫霍面地质作用。

3.4 地球重力等势面

地球的各重力等势面,是指在地球重力场中以地心为中心,连续以各种距离为半径的各连续的同心球面。显然,高处即离地心远处的等势面的重力势高于低处即离地心近处的等势面的重力势。等势面相互之间重力势的变化是连续的。幔隆区莫霍面的重力势高于幔坳区莫霍面的重力势。

3.5 地球重力场中 (有心力场中)不平衡纯固体地壳斜滑环压、环拉定位集中原理及其数学表达式——滑板公式

图 2 幔坳区滑板“弹簧”受力示意图ⅠFig.2 SketchⅠof loaded skateboard and‘spring’in the mantle banding area

基于重力等势面概念,处在地球重力场中的物质都将受到由高等势面指向低等势面的重力推动作用。如图 2及图 3所示。图 2表示幔坳区滑板“弹簧”一种受力情形,图 2中 A表示受到最大挤压的滑压力集中区。图 3表示幔隆区滑板“弹簧”另一种受力情形,图 3中A1表示受到最大斜滑摩擦拉力集中区。图 3中 F幔液压离心及箭头表示幔液液压力,液压在莫霍面下的推张可与莫霍上的摩擦拉张进行相长叠加。另在图 2和图 3中 B、C均表示弹性固体地壳,D、E均表示下滑地壳质量,M均表示莫霍面。莫霍面上的纯固体物质都按“上层被下层所托”的顺序,依托莫霍面附近的高强度固体结构物

图 3 幔隆区滑板“弹簧”受力示意图ⅡFig.3 sketchⅡof loaded skateboard and‘spring’in the mantle lift area

质为滑板,在重力作用下,由幔隆处滑向幔坳处。其中任意物质点均可称为 3点：1)受力点;2)施力点; 3)传力点。

莫霍面上的纯固体地壳物质沿所谓斜向滑板即在下层岩层上滑动规律可由滑板公式进行数学描述。滑板公式由斜滑下压的滑压公式和斜滑摩擦的滑拉公式两公式组成。如果摩擦力为零,斜滑下压的滑压公式可表示为：

式中,m表示滑动质量,g为重力加速度,α为滑向与水平面的夹角。F滑压可分解为垂向和平向两个分量,即:

图4 滑压公式示意图Fig.4 Sketch of slip-pres formula

斜滑摩擦的滑拉公式可表示为：

同图 4一样,AO表示莫霍面,A点表示幔隆处莫霍面,O点表示幔坳处莫霍面。

图5 滑拉公式示意图Fig.5 Sketch of slip-pull formula

必须明确,这里的滑板公式所描述的力学场所是涵盖地球重力场 (有心力场)中的位势高球面和位势低球面中的任意点的。所以有如下结论：在地球重力场中(有心力场中),不平衡地壳的势位高球面圈环中的所有物质都将受到沿任意方向的薄弱斜面连续连环地滑流到低势位处集中直至滑流到最低势位处实现最大集中的势位压力作用。并在连续连环形成滑流的同时相伴对高滑源处产生圈环集中直至对最高滑源处产生圈环最大集中的摩擦拉力作用。本文称这一结论为不平衡地壳固体环压、环拉定位集中原理,或球面压力和球面拉力定位集中原理。根据这一原理,可以毫不夸张地说,在世界屋脊喜马拉雅山脉的纯固体地壳最深处,即全球最深幔坳处的莫霍面上,滑板公式中的滑动质量m自三维空间的来源量可达到全球纯固体地壳全部质量的量级。如疑虑尚存,可简举一例：设在地球南极水平高度 2 m处有一滴水,如有一根水管由这滴水处出发,先下降 0.1 m,再沿水平高度 1.9 m处等势面延伸至北极,再拐弯到北极水平高度 1 m处,假设水流能量和质量损耗为零,勿容置疑,这滴水在北极最终能从与其在南极自重相反的方向流出。此例说明,高势位处物质在通道连通的条件下,对与其自重方向不同的任意指向的低势位处都存在斜向流压。可见,在不平衡地壳的最低幔坳处,可获得全球最大的固体滑压集中力 (即式 (7)中的力 X环压集中助向心),并挤压抬升或推动象喜马拉雅山这样的世界屋脊,甚至更高更大的世界屋脊。同理,在最高幔隆处可获得全球最大的滑拉集中力 (即式 (6)中的力Y环拉集中助离心)。滑板公式斜角所对的垂直高度即重力势差高度受纯固体地壳结构力约制。但由其斜边和邻边所代表的平向线度在漫长时间里则可达到大洋和大陆尺度的量级,甚至可接近地球大园周长尺度的量级。不平衡地壳固体环压、环拉定位集中原理这一新概念的确立,无疑找到了地球地质演化力源中尚未找到的第一力源。

这种新力源所显示的力的集中规律具有怎样的独立特色呢?下述比较可使我们一目了然。

在理想的平衡地壳中,可能产生各种力的集中,那种集中属于或然性质的随机集中;而在不平衡地壳中所存在的这种斜滑环压,环拉的定位集中则属于由必然性质的发展趋势所决定的定向集中。两种“集中”存在本质区别。这也是本文对后者使用“定位集中”4字名称的来由。

3.6 固流

在幔隆处垂向相对力学平衡方程式 (6)和幔坳处垂向相对力学平衡方程式 (7)中,各有 4种力参与平衡作用。其中 F垂重向心和 F幔液压离心为“定值、全额”出力方;固体结构力为“有限度的被动、适应”出力方;固体环压、环拉集中力为“具有集中过程的由大势所趋的主动”出力方。显然,依据平衡条件,一旦主动力集中超过被动力的限度,固体物质则按趋势方向产生运动。

因此,在纯固体地壳中必然存在源于幔隆处而汇于幔坳处的地壳固体物质流。本文称这种物质流为固流。由于固流的存在,固流高压区即幔坳处的物质密度分异对矿床的形成具有决定性意义。图 6为洋、陆壳中固流剖面流向示意图。图 6中虚线 B表示水平面,A表示地壳上表面,M表示莫霍面。

图 6 洋、陆壳中固流剖面流向示意图 (含液流流向示意)Fig.6 Sketch of the flowing direction on the profile of the solid flow in the ocean and continent srusts(including the liquid flow)

4 液压、液流

4.1 幔坳区地壳下的高液压势

幔坳是固流的汇区。由于地壳固体物质源源不断地流向这里,至使汇聚于这里的固体物质在垂向重力及斜向环压集中力的作用下,通过重力均衡过程,压迫莫霍面不断下降。使该处幔液本来体积所占有的空间不断被侵占,至该处幔液体积减小。根据 (4)式,压强 P与体积 V成反比,故 P不断增大,液压势增高。另外,高温围熔也在一定范围内导致液压势增高。

4.2 幔隆区地壳下的低液压势

此处产生低液压势的因素有 3:1)此处系固流源区,由于固体物质的流失,据式 (6),F结构助向心作用减小,V增大,P减小;2)由于固体物质流失,至F垂重向心减小,V增大而 P减小;3)莫霍面下高温熔融作用有至V增大使 P减小的作用。由于 3种制造低压因素同时作用,虽存在隆区外隆过程有利地壳降温和对地壳加压而产生一定的对地壳固体结构的修造作用,但后者使隆区体积收缩的速率较低,前者使隆区体积扩大的速率较高,实现不了对抗平衡。于是便造就了幔隆区幔液的低液压势。

4.3 液流

由于在幔坳与幔隆的幔液之间存在高低液压势差,故在它们之间必有幔液液流存在。幔坳为液流源区,幔隆为液流汇区。液流方向见图 6莫霍面下方箭头所示。

5 固、液环流场

5.1 平衡固、液环流

由上述对固流和液流的讨论知,幔坳区是固流的汇区,但同时又是液流的源区;幔隆区是固流的源区,但同进又是液流的汇区。于是有结论:在幔坳与幔隆之间存在固、液环流。

设m固入、m固出分别为单位时间内幔坳区固体流入量和幔隆区固体流出量,设 m液出、m液入分别为单位时间内幔坳区液体流出量和幔隆区液体流入量,则平衡固、液环流的基本格局为:

在平衡固、液环流情形下,纯固体地壳分别在幔坳区和幔隆区的破坏速率与修造速率相等。

平衡固、液环流的具体流动过程如下:

幔隆区地壳在莫霍面下经受高温熔融作用和高压外推作用,地壳外表面开裂,固体向其周边各幔坳方向流动,在流动的同时,又以集中的摩擦拉张力作用于幔隆处的地壳。故幔隆处地壳物质同时受到 3种作用:1)高温熔融;2)高压外推;3)固流拉张。遂使固流得以维持,并在本处制造了一定程度的幔液低压区。具体过程如果属于固、液平衡环流过程,则要求纯固体地壳结构由于高温和运动等增距作用所产生的破坏速率与由低温及高压所产生的修造速率相等。

在幔坳区,纯固体地壳物质出现堆积和集中挤压。这些被堆挤的物质,较轻者被向上抬举或向其他低抵抗处推进。较重者则挤压下部地壳,使下部地壳向下出现弹性位移,并与轻物质的上升高度按一定倍率向地幔插入。从而制造本处幔液高压区。同样,如果过程本身属于固、液平衡环流过程,也要求对纯固体地壳的破坏速率与修造速率相等。

由于幔液压力势差的存在,必然形成幔液液流。幔液液流与地壳固流构成固、液环流。随着固、液环流过程的延长和各种条件差异的存在,平衡固、液环流将不可避免地产生对平衡的偏离。幔坳、幔隆区地壳厚度的差异将逐步扩大。显然幔隆区为大洋,幔坳区为大陆。就地表而言,固、液环流总的流向是:固流由大洋流向大陆,液流由大陆流向大洋。固、液环流的全球大势由各局域固、液环流构成,各局域固、液环流最终将被全球固、液环流大势所淹没。固、液环流在全球的分布称为地球固、液环流场。

如果将固、液环流称为环流线的话,那么在整个壳、幔三维空间中,能够得到由固滑压力线(或固滑拉力线)和液压压力线组成的力场分布图。很清楚,幔隆区为固滑压力线(或固滑拉力线)的始端和液压压力线的终端。幔坳区为液压压力线的始端和固滑压力线(或固滑拉力线)的终端。

如果全球各处幔隆、幔坳之间的固体重力偏离平衡的势差总和与它们莫霍面之下的幔液压力偏离平衡的势差总和相等,则全球固流总和与液流总和相等,这种状况称为全球固、液环流总平衡。

5.2 不平衡固、液环流

固、液环流平衡始终只能代表地质演化的总趋势。任何具体的演化阶段,不平衡因素的产出始终接连不断。只要有相对幔坳与幔隆的产出,幔隆、幔坳处的固有差异便成为不平衡因素产出的总根源。这个固有差异是:幔隆区的幔液压力对纯固体地壳的推张是帮助此处由固流摩擦所产生的拉张作用的,恰此处正是固体流失的源区,有理由断定:此处地壳结构的修造速率小于其破坏速率;而幔坳区的幔液压力对地壳的上推则是抵抗那里由固体垂向自重和固环压集中所造成的对地壳厚度急变处的拉张作用的,有理由断定:那里的纯固体地壳的修造速率大于其破坏速率。由于固有差异的存在,使地壳莫霍面在幔隆和幔坳之间的陡度不断改变,于是便导至了固、液环流随莫霍面陡度变化的正相关性变化。

在固、液环流随幔隆、幔坳区莫霍面陡度的增大而增大的过程中,幔隆区地壳厚度越来越薄,幔坳区地壳厚度越来越厚。纯固体地壳往往首先在地壳厚度最薄处的幔隆区即环拉力最集中处发生弧状、线状或片状的贯穿性破裂。使这里的岩浆在 10 000个大气压力的趋动下,大规模、高速率涌出地面,经重力作用下降,经低温作用凝结,形成新的固体地壳。当岩浆大规模、高速率涌出地面后,原由岩浆所占据的空间处,相对幔液压力而言,便形成了一个超级低压区,于是,幔坳处的幔液在这时便大规模、高速率地流向这里,并维持这里岩浆继续上涌。不过,随上涌岩浆形成新地壳厚度的增加及老莫霍面受集中环拉作用的下降,使岩浆的上涌通道逐步减小,其上涌规模和速率也逐步下降。回头再看地壳最厚处即环压最大集中的幔坳区的情形,当幔液大规模、高速率流向超低液压区时,便在流离原处留下了超低负压区,原液压在流离原处所承担的对力学平衡的贡献则被相应拆除,与厚壳垂向重力和滑压集中力的对抗将主要由地壳固体结构助离心作用力承担,故在厚度急变处即幔坳区周边孤形区或线状区,极具可能发生贯穿性地壳破裂,造成幔坳区的下沉,固体地壳可以大规模、高速率地落向地幔。由于此处系地壳固体挤压区,幔液一般不会涌出地面。在这一演化运动的剧烈阶段中,因为幔坳仍为幔坳,幔隆仍为幔隆,故固、液环流仍以原方向进行,不过其流动强度逐步减小。

当幔隆区与幔坳区垂向地壳厚度演化至平衡地壳厚度时(32 km厚)则称其演化进入了地壳平衡态。在进入地壳平衡态的过程中,幔隆区与幔坳区的进入方式是不同的。幔隆区幔液上涌使地壳增厚速率大于固、液环流使地壳减厚的速率,故以地壳增厚的方式进入平衡厚度。而幔坳区固体下落使地壳减厚速率大于地壳增厚速率而以地壳减厚的方式进入平衡厚度。地壳进入平衡厚度阶段,固、液环流停止。当固、液环流停止后,原幔隆区岩浆的上涌仍将进行,地壳增厚过程也继续发生,遂使其莫霍面下降,进而使该区演化为新幔坳区;原幔坳区由于固体物质已被压紧,固体物质质量的增量机制已经结束,液压则使其莫霍面抬升,使地壳上表面开裂,至使那里演化为新幔隆区。于是产生了与老固、液环流反向的新固、液环流,从而启动新一轮的固、液环流演化,重复固、液环流由小到大,再由大到小的变化。

固、液环流强度可以定义为单位时间内全球由环流源区流向汇区的物质质量的多少。由于固、液环流强度依赖于莫霍面陡度,由上述讨论可知,幔隆、幔坳之间莫霍面陡度存在由小变大,再由大变小的过程。因此,一种方向的固、液环流强度必然也存在由小变大,再由大变小的历程。于是可以将一种方向的固、液环流强度划分为由小变大和由大变小的“两半”。根据对一种方向的固、液环流的这种“两半”的划分,可以将幔隆、幔坳地壳依其厚度变化方向并以地壳平衡厚度为界线划分为“向平衡幔隆、幔坳”和“离平衡幔隆、幔坳”。所谓幔隆、幔坳的“向、离平衡”是指其地壳厚度变化方向向平衡厚度接近和由平衡厚度向厚度减小或增加的方向偏离。本文称“离平衡幔隆、幔坳”为年轻型幔隆、幔坳,称“向平衡幔隆、幔坳”为年老型幔隆、幔坳。这里的“年轻”与“年老”便对应了上述对一种固、液环流方向的“两半”的划分。

如果幔隆、幔坳演化对等,可将不平衡固、液环流的壳,幔演化划分为旋回 6阶段(表 1)。

表 1 幔隆、幔坳演化旋回Tab.1 Evolution cycle of mantle life and mantle band

为了便于直观地研究地震成因,可将表 1所描述的地球壳、幔演化旋回 6阶段简化为按同一幔隆(或幔坳)处的地壳上表面在大陆和大洋中垂向变化的 4个阶段的周期振荡。

现以原始幔隆处地壳上表面的垂直振荡为例,制作表2。

表 2 原始幔隆地壳上表面垂向变化周期振荡表Tab.2 L ist of periodical oscillation of the vertical change of the up crust surface of originalmantle life

需要指出：与原始幔隆相对应的原始幔坳处的地壳上表面垂向变化四阶段与表 2四阶段振荡相差180°,即反相。

6 地震成因分类

6.1 发生地震的根源

固体物质间距离的增加,是固体结构至破坏的唯一原因。可以对破坏给出这样的定义：结构物质之间,当吸引力为零时,尚有离开速度或离开力,即为破坏。根据文献[3]中的点旋半径振荡力学定律,两平衡质点只有当它们运动达到它们之间距离最远点时,它们之间的吸引力和离开力则同时达到最小值,只不过此时离开力更小罢了。根据上述定义和该定律所示之途径,实现破坏的办法只有一个,那就是增加距离。发生在纯固体地壳中的地震的根本成因是固体结构被破坏。事实上,对固体的挤压也是最后通过质点间距离的增加而实现破坏的。正因为如此,对固体直接施加拉张而至破坏比施加挤压而至破坏所用之力往往少一个数量级。由此可以推断,在任何可能发生地震的场合,只要有对等的拉张作用参与,则地震的第一成因必为拉张。这是研究纯固体地壳地震最主要的力学依据。也是本文前述幔隆区地壳最薄处和幔坳区周边地壳厚度急变处容易发生断裂或贯穿破裂的根本原因。

6.2 地震成因的地质分类

将地震划分为两个类别,即地幔地震和地壳地震。地幔地震指主要发生在幔坳区莫霍面以下的地震,也是人们平时所说的中、深源地震。这类地震的成因是：由于自幔隆处首先出现幔液低压区,形成液流,于是从幔隆至幔坳各沿线会逐步出现幔液负压区,处于负压区之上的地幔固体物质在其结构失衡的条件下,因自重和接受固体环压集中作用向下掉落因而发生地震。

地壳地震是发生频率较高,所占地震比例较大的一类地震。为了认识地壳地震,首先应该了解固、液环流中的固流方式。纯固体地壳的固流方式可简略地概括为如下 4种：1)弹性限度内的蠕变流动; 2)定向塑性流动;3)弹性回跳前移;4)断裂滑移。第 1)、2)种方式不发生有感地震,第 3)、4)种方式就是发生地震的直接机制。纯固体地壳中的固流方式与地质、地壳类型密切相关。只有弄清纯固体地壳各处的地质、地壳类型,才能判明地壳某处发生地震的具体成因,才有可能对地壳未来发震时间和震源地点的预测提供可靠依据。为此,本文给出地震成因与地质、地壳分类如表 3所示。

由于篇幅所限,本文旨在给出地震成因之框架。关于各具体地域地震成因及预测属系统研究工程,需另行撰文逐一探讨。

7 总结与讨论

7.1 总结

不考虑自旋运动的地球的地质演化以及地震成因主要是由 5种形式的力的相互作用所决定：物质垂向自重力,固体结构力,幔液液压力,固体环压定位集中力和固体环拉定位集中力。地球壳、幔中固、液环流的产生和变化体现了地质演化的阶段性。根据地质演化的阶段性可以确定地壳演化的具体类型。人们可以根据具体的地壳类型,结合探测数据,应用力学规则寻根索源,确定区域地震的具体成因。

从地震成因全局上看问题,可将地震成因排序如下：

1)固体环压、环拉定位集中与固、液环流是发生地震的主导因素;

2)地球自旋振荡是发生地震的修改因素;

表 3 地震成因与地质、地壳分类Tab.3 Seis mogenesis and geological and crustal classification

3)其他内、外波力是发生地震的可能引发因素。

7.2 讨论

本文所揭示的年轻型幔隆、幔坳向年老型幔隆、幔坳的过渡,是地壳通过发生贯穿性破裂的剧烈过程而实现过渡的。这只是对全球大势的一般描述。然而,在不同的具体条件下,也应该存在不发生贯穿性地壳破裂的剧烈过程实现幔隆、幔坳由“离地壳平衡厚度”朝“向地壳平衡厚度”的转型。比如,处在大幔隆与大幔坳中间的幔隆和幔坳可以分别通过推移和整体下沉的围熔等较平静的过程实现转型。

1 杨伦,等.普通地质学简明教程[M].武汉：中国地质大学出版社,1998.

2 中国地震局监测预报司.地球物理学概论[M].北京：地震出版社,2007.

3 李仕宏.地震成因——地球自旋变速、变形振荡[J].大地测量与地球动力学,2009,(增刊)：163-173.

STUDY ON SEISMOGENESIS

Li Shihong
(Ezhou City of Hubei Province,Ezhou 436003)

A new concept about the unbalanced crustal solid encircle presure and encircle pull locating and concentering principle in the earth gravity field is proposed.According to the concept the maxi mum crcustal oblique sliding force concentration amount can make the matter quality source reach the magnitude of all quality of pure solid crust,in theory.Tuswe have discovered the first force source which could not be found in the past work about force source for geological evolution.Further more,we point out that there exist the circulation of solid and liquid in the crust and mantle under the action of a number of force for example,the oblique sliding force,expounds and proves six kinds of geological regions based on the geological evolution of‘circulation of solid and liquid’and further divides the geological boundaries based on nine kinds of seismogenesis.

abrupt ofMoho;solid encircle presure;encircle pull locating and concentering principle;skate bording for mula;circulation

1671-5942(2010)Supp.(Ⅰ)-0149-08

2009-10-25

李仕宏,男,1947年生,湖北鄂州人,系鄂州市科技局原科技中心成员,近期从事地震成因方面的研究.E-mail：lixiaoling20069 @163.com

P312

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