球面模型演绎出的地震特征和规律：相关性和有序性

                         杨学祥，杨冬红（吉林大学）

关键提示：地震的平面模型的最大特征是地震的孤立性和随机性，最终结论是地震不可预测。球面模型演绎出的地震特征是相关性和有序性，最终结论是地震发生有规律可循。

海平面升降导致地壳的垂直运动和水平运动

根据球面模型，我们在2011年撰文指出，强震与全球气候变化关系的地球物理解释是：全球冷暖变化导致的海平面升降，破坏了地壳的重力均衡，引起加载或卸载的海洋地壳均衡下沉或上升，并导致相应的水平运动。

由图1中可以看到，相同的圆心角在不同半径的球面所对应的弧长是不同的，由于海水增加，海洋地壳A’B’弧下降到AB弧时，圆心角a变大，只能发生两种结果：

其一、大洋地壳A’B’弧的多余部分插入大陆地壳之下，形成俯冲消减带，是地震频发的地区，其类型为环太平洋俯冲消减带和地震火山带。

其二、大洋地壳AB弧的多余部分象楔一样劈开大陆，推动大陆向两边分离，由AB弧扩张到AE弧，其类型为大西洋两岸的快速扩张。

其三、反之，当海洋地壳AB'弧上升到A’B’弧时，由于弧长增大，其增大部分h就是海底扩张产生的新洋壳。其中，

h = (R₂ – R₁) a                               (1)

(1)式表明，圆心角a越大，洋壳垂直升降(R₂ – R₁)越大，新增洋壳h也就越多。东西太平洋所在圆心角最大，所以太平洋升降所产生的新生洋壳也就最多，形成环太平洋地震火山带。

当全球变暖使海平面上升积累到一定高度时，地壳均衡使洋壳下降收缩，强烈的挤压导致环太平洋地震火山带8.5级以上强震频发；当全球变冷两极冰盖增大使海平面下降到一定高度时，地壳均衡使洋壳上升在大洋中脊处扩张。

              a 大洋海水减少                            b 大洋海水增加

1-新洋壳，计算时因忽略了与陆壳连接部分，因而计算值比实际值小；

2-旧洋壳，插入大陆壳下或推动大陆分离部分。

图 1  海平面变化造成的垂直运动和水平运动（据杨学祥，1988；杨冬红，2011）

Fig. 1  vertical and horizontal movement by the changes of sea level

地震的平面模型的最大特征是地震的孤立性和随机性，地震的垂直运动与水平运动无关，每个板块的垂直运动是相互独立的，与其他板块无关。最终结论是地震不可预测。球面模型演绎出的地震特征是相关性和有序性，地壳是一个球面稳定拱形结构，不同板块相互支撑，每个板块的垂直运动不是相互独立的，一个板块的垂直运动必然产生相关的水平运动，与其他板块不可避免地发生碰撞和挤压或引张，破坏了稳定的拱形结构，为其他板块运动创造了前提条件。最终结论是地震发生有规律可循。

科里奥利力是朔造大陆西高东低的基本动力

我们在1995年撰文指出，科里奥利力是地球自转系统中的一种惯性力，它使垂直下降的物体向东偏转，垂直上升的物体向西偏转，是形成环太平洋地震火山带中东西两岸构造应力差别的根本原因。

剥蚀沉积是地表的主要地质现象，它削平大陆的高地并沉积在陆缘沿海地区，地壳均衡作用使载荷减少了的大陆上升，载荷增加了的沿海沉积带下降。在科里奥利力的作用下，上升的大陆向西运动，下降的沉积带向东运动。大陆西缘的沉积带在下降过程中向东运动，与上升中向西运动的大陆向挤压，形成大陆西部的挤压带；大洋板块的俯冲带下插东移则加剧了这一挤压作用。大陆东缘的沉积带在下沉过程中也向东运动，与上升中的向西运动的大陆相分离，形成大陆东部的引张带，形成火山岛弧和弧后盆地，大洋板块的俯冲带下插东移则加剧了这一引张作用。这就可以解释，为什么边缘海广发发育在太平洋西岸亚洲东部，而太平洋东岸美洲西部却是高耸的安第斯山脉（见图2）。

图2 剥蚀沉积造成的科里奥利效应导致东西太平洋两岸的构造差别

小冰期的周期

从15至17世纪的200余年内，世界上强震很多，其它自然灾害（如瘟疫流行）也很集中，这也正是太阳黑子蒙德极小值期。这个时期太阳活动处于极小值，人们往往把它当作小冰期气候产生的原因。

美国科学家查尔斯·季林认为，当日、地、月位置成一条直线时，形成强潮汐。强潮汐把海洋深处的冷水带到海面，使全球气候变冷。地球、月亮和太阳相对位置的变化会引起潮汐强度的逐渐变化，波动周期大约为1500~1800年。当日、地、月排成一线且相互距离最小时，日月引潮力相互加强而变为最大，地球海洋潮汐规模也最大，这时就有更多来自海洋深处的冷水被带到海面。这些冷水可以冷却海洋上的空气。当日、地连成的直线与月、地连成的直线相互垂直时，太阳潮汐减弱月球潮汐，使地球海洋潮汐变小，这时海洋深处的冷水很难被带到海面，世界就变得暖和。据计算，大约在1425年即小冰期的末期，潮汐达到了最大值，从那以后逐渐减弱，直到3100年潮汐又达到最大值。这个周期是过去1万年气候变迁的主要动力。这个效应使地球的温暖期从小冰期末期一直持续到24世纪，而后随着潮汐的增强，地球的气候将逐渐变冷。

根据小冰期周期，中国东部在3107-3452年之间有可能发生特大地震。

图4 潮汐强度变化的1800年周期（据Charles D. Keeling and Timothy P. Whorf，2000）

  Fig 4  The 1800-year oceanic tidal cycle（After Charles D. Keeling and Timothy P. Whorf，2000）

表1 太阳黑子延长极小期、潮汐极大值年、坏天时代和中国历史朝代的更迭（修改）

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-972518.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-851895.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1035542.html

1668年7月25日（清康熙七年六月甲申）山东郯城（34.8°N,118.5°E）M81/2（震中烈度≥Ⅺ)"六月十七日戍时地震。督抚入告者，北直、山东、浙江、江苏、河南五省而已。闻之入都者，山西、陕西、江西、福建、湖广诸省同时并震。大都天下皆然，远者或未及知，史册所未有。"(宣统二年《客舍偶闻》页四）"康熙七年六月十七日戍时地震……城楼垛口，官舍民房并村落寺观，一时俱倒塌如平地。打死男妇子女八千七百有奇。查上册人丁打死一千五百有奇。其时地裂泉涌，上喷二三丈高，遍地水流，沟浍皆盈，移时即消化为乌有。……合邑震塌房屋约数十万间，……其时死尸遍于四野，不能殓葬者甚多，凡值村落之处，腥臭之气达于四远，难以俱载。"(康熙《郯城县志》卷9)

1679年9月2日（清康熙十八年七月庚申）河北三河平谷（40.0°N,117.0°E）M8（震中烈度Ⅺ)"七月二十八日已时初刻，京师地震……是夜连震3次，平地坼开数丈，得胜门下裂一大沟，水如泉涌。官民震伤不可胜计，至有全家覆没者。二十九日午刻又大震，八月初一日子时复震如前，自后时时簸荡，十三日震二次。……二十五日晚又大震二次。……积尸如山，莫可辨认。通州城房坍塌更甚。空中有火光，四面焚烧，哭声震天。有李总兵者携眷八十七口进都，宿馆驿，俱陷没，止存三口。涿州、良乡等处街道震裂，黑水涌出，高三四尺。山海关，三河地方平沉为河。环绕帝都连震一月，举朝震惊。"(清《三冈识略》卷8)

这两次大震都发生在最冷的蒙德小冰期时期，是小冰期时期陆地冰川增大和海平面下降导致中国东部沿海地壳受到洋壳上升积压的结果（见图1的左图并与表1对比）。

潮汐高低潮还有200年左右的明显周期变化。其中，1425年、1629年两次峰值对应小冰期时期，1770年的峰值对应18世纪的低温，1974年的峰值对应20世纪70年代的气候变冷。特别是潮汐54-56年周期（与太平洋十年涛动的50-70年周期对应），在全球气候变化中有非常明显的作用。

拉马德雷周期

“拉马德雷”现象是美国海洋学家斯蒂文.黑尔于1996年发现的，在气象和海洋学上被称为“太平洋十年涛动”(简称PDO)。科学研究的初步结果表明，PDO同南太平洋赤道洋流“厄尔尼诺”和“拉尼娜”现象有着极其密切的关系，被喻为“厄尔尼诺”和“拉尼娜”的“母亲”。

“拉马德雷”是一种高空气压流，亦称 太平洋十年涛动，分别以 “暖位相”和“冷位相”两种形式交替在太平洋上空出现，每种现象持续20年至30年。近100多年来，“拉马德雷”已出现了两个完整的周期：1890-1924年、1947-1976年、2000-2035年为拉马德雷冷位相；1925-1946年、1977-1999年为拉马德雷暖位相。

拉马德雷冷位相时期的主要特征是，8.5级以上强震、低温冷害和世界流感大流行频繁发生。

我们的研究表明，全球大于等于8.5级的地震并不具有随机分布特征，以此标准划分可以得到反映地震趋势的活跃期和间歇期。

1889年以来，全球大于等于8.5级的地震共24次。在1889-1924年“拉马德雷”“冷位相”发生6（国外数据：2）次，在1925-1945年“拉马德雷”“暖位相”发生1（1）次，在1946-1977年“拉马德雷”“冷位相”发生11(7)次，在1978-2003年“拉马德雷”“暖位相”发生0次，在2004-2012年“拉马德雷”“冷位相”已发生6次^[1-7]。

规律表明，拉马德雷冷位相时期是全球强震的集中爆发时期和低温期。2000年进入了拉马德雷冷位相时期，2000-2030年是全球强震爆发时期和低温期。我们在2005年就作出了准确的预测。

我们在2005年撰文指出，拉马德雷冷位相与海洋强震海啸有非常好的对应关系，2004年以后，8.5级以上地震强烈。

我们在2006年撰文指出，8.5级以上地震在2004-2005年已经发生了2次，今后还将多次发生。2004-2018年是特大地震集中爆发时期。

我们在2008年撰文指出，统计数据表明，9级以上特大地震集中在拉马德雷冷位相前17年发生。表2-3的统计结果证实了这一预测。

表2  1890-2012年全球8.5级以上地震与拉马德雷冷位相的对应性（按时间排列）

https://en.wikipedia.org/wiki/Lists_of_earthquakes

表3  1890年以来特大地震活跃期和拉马德雷（PDO）冷位相对应关系

注: 特大地震为Ms 8.5级以上强震，括号内为国外数据，？表示预测

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-970569.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-970946.html

全球地震路线图

我们在2008年6月1日指出，地球是一个扁球体，一处地震变形，为另一处的地震变形提供了条件[4]。这就构成了强震的路线图。表1的地震从中国开始，又回到中国，这一闭合路线为下一次强震的发生提供了有价值的线索。

青藏高原是世界屋脊，近30年冰盖融化显著，自然是地壳均衡最强烈的地区。中国地震后，陆海地壳的负荷在内陆地区得到大致调整，接下来就是在陆海连接处的岛弧发生强震。岛弧强震是全球范围的，遍布东西太平洋和印度洋。这就完成了一个循环。

如果上述规律成立，下一个8级以上强震就必定发生在陆海连接处，按路线图，危险性的排列为：日本、印尼、堪察加半岛附近高纬度地区、南北美太平洋沿海地区。其中，日本、俄罗斯和印尼发生强震的风险最大，其后是南北美太平洋沿海地区。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-27387.html

事实上，2010年2月27日发生智利8.8级地震，2011年3月11日发生日本9级地震，2012年4月11日发生印尼苏门答腊8.6级地震，2015年5月30日日本发生8.1级地震，2015年4月25日14时11分，尼泊尔发生8.1级地震（青藏高原喜马拉雅山脉地区），验证了我们的预测。

余下的北美和俄罗斯仍然是高风险地区；海岛地震连续发生，日本依然是高风险地区；回归点中国的高风险地区在西部（包括云南）和台湾，美洲西部山脉的冰川融化也构成回归点。

2015-2018年为特大地震活跃期，发生概率较高的国家依次为：美国、日本、俄罗斯和中国（台湾概率最大）。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-920707.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1099497.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1142401.html

相关博文

台湾地震季节性强 2018年12月至2019年2月强潮汐值得关注

已有 496 次阅读 2018-10-23 14:28 |

台湾地震季节性强 2018年12月至2019年2月强潮汐值得关注

                                杨学祥

关键提示：根据中国1940-1981年7级以上地震目录及天文条件，杨冬红对1940-1981年中国7级以上地震的统计结果得出以下结论：中国7级以上地震有明显的季节性特征：中国1940-1981年7级以上地震，发生在1月的地震有8次，排位第二；发生在7月的地震有9次，排位第一。发生在6月地震为0，概率最小。排列次序为：7、1、2、3、4、8、5、9、10、11、12、6。这对地震预防有重要意义（见表1-2）。

台湾地震季节性强：1-4月和10-12月7级地震发生频率高。

秦四清统计结果：共有史以来——2011.5台湾M≥6.0地震有386次（表1），其中：1~4月107次，5~8月104次，9~12月175次。

两次统计结果表明：9-12月最多，1-4月次之，5-8月最少。

2017年11月-2018年2月、2018年6-9月、12月、2019年1-2月为强潮汐时期，2018年3-5月、10-11月为弱潮汐时期。

这两种因素导致2018年2月台湾强震频发，2018年12月至2019年2月也值得特别关注。

http://www.ceic.ac.cn/speedsearch?time=6&&page=31

http://www.ceic.ac.cn/speedsearch?time=6&&page=30

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1099497.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1142401.html

2015至2018年特大地震排行榜：地震路线图的准确性

已有 4242 次阅读 2015-9-14 08:36 |

2015至2018年特大地震排行榜：地震路线图的准确性

              杨学祥

我们在2008-6-1指出，全球变暖导致山地和两极冰盖溶化，全球海平面上升，山地失去冰盖负载减少，将均衡上升；海洋水面上升增加负载，将均衡下沉。这就是冰川地壳均衡和水均衡运动[1-3]。根据山东防震减灾信息网的资料，自2001年到2008年，印度尼西亚苏门答腊岛发生了4次8级以上地震，中国和日本各2次，其他地区2次（见表1）。

             表1 2001-2008年8级以上地震数据

发震时刻           纬度   经度  震级（Ms） 震中位置

2001-11-14 17:26:00  36.2°  090.9°  8.1  新疆青海交界  

2003-09-26 03:50:00  42.2°     144.1°   8.0  日本北海道地区

2004-12-26 08:58:00  3.9°      95.9°  8.7  印度尼西亚苏门答腊岛西北近海  

2005-03-29 00:09:00  2.2°      97.0°  8.5  苏门答腊北部  

2005-06-14 06:44:00  -19.9°  -69.2°  8.1  智利北部

2006-04-21 07:25:00  61.0°  167.2°  8.0  堪察加半岛东北地区

2006-11-15 19:14:00  46.6°  153.3°  8.0  千岛群岛

2007-09-12 19:10:00  -4.4°  101.5°  8.5   印尼苏门答腊南部海中

2007-09-13 07:49:00  -2.5°  100.9°  8.3   印尼苏门答腊南部海中

2008-05-12 14:28:00  31.0°  103.4°  8.0   四川汶川县

地球是一个扁球体，一处地震变形，为另一处的地震变形提供了条件[4]。这就构成了强震的路线图。表1的地震从中国开始，又回到中国，这一闭合路线为下一次强震的发生提供了有价值的线索。

青藏高原是世界屋脊，近30年冰盖融化显著，自然是地壳均衡最强烈的地区。中国地震后，陆海地壳的负荷在内陆地区得到大致调整，接下来就是在陆海连接处的岛弧发生强震。岛弧强震是全球范围的，遍布东西太平洋和印度洋。这就完成了一个循环。

如果上述规律成立，下一个8级以上强震就必定发生在陆海连接处，按路线图，危险性的排列为：日本、印尼、堪察加半岛附近高纬度地区、南北美太平洋沿海地区。其中，日本、俄罗斯和印尼发生强震的风险最大，其后是南北美太平洋沿海地区。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-27387.html

事实上，2010年2月27日发生智利8.8级地震，2011年3月11日发生日本9级地震，2012年4月11日发生印尼苏门答腊8.6级地震，2015年5月30日日本发生8.1级地震，2015年4月25日14时11分，尼泊尔发生8.1级地震（青藏高原喜马拉雅山脉地区），验证了我们的预测。

余下的北美和俄罗斯仍然是高风险地区；海岛地震连续发生，日本依然是高风险地区；回归点中国的高风险地区在西部（包括云南）和台湾，美洲西部山脉的冰川融化也构成回归点。

2015-2018年为特大地震活跃期，发生概率较高的国家依次为：美国、日本、俄罗斯和中国。

 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-920688.html

参考文献

1． 杨学祥. 地壳形变与海平面变化. 地壳形变与地震. 1994,  14(4):29-37.

2． 杨学祥. 地壳均衡与海平面变化. 地球科学进展.1992, 7(5): 22-29.

3． 杨学祥。对全球海面变化均衡模式的改进。地质科学。1992，（4）：204-408

4．杨学祥. 汶川地震中的地壳均衡运动. 发表于2008-6-1 7:41:17科学网。http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=27377 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-27387.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-489273.html 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-920707.html

相关文献

1. 杨冬红，杨学祥。“拉马德雷”冷位相时期的全球强震和灾害。西北地震学报。2006，28（1）：95-96

2. 杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。2006，21（3）：1023-1027

3. 杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934.

4. 杨学祥, 杨冬红. 全球进入特大地震频发期. 百科知识2008.07上：8-9.

5. 杨学祥，杨冬红。旱涝周期和海震调温假说的新证据。西北地震学报。2005，27（4）：400，398。

6. 杨冬红,杨学祥. 海洋中和海洋边缘巨震是调节气候恒温器理论的检验. 西北地震学报. 2005, 27(1): 96

7. 杨学祥，杨冬红。旱涝周期和海震调温假说的新证据。西北地震学报。2005，27（4）：400，398。

8. 杨学祥, 陈殿友, 孙春林. 均衡运动中的科里奥利力.  地壳形变与地震. 1995,15(3):38-43.

9. 杨冬红，杨学祥. 全球气候变化的成因初探. 地球物理学进展. 2013, 28(4): 1666-1677.YangX X, Chen D Y. Study oncauseofformation in Earth’s climatic changes. Progressin Geophysics (inChinese),2013,28(4): 1666-1677.

10. 杨学祥, 术洪亮. 环太平洋地震带与柯里奥利力.  西北地震学报.  1995, 17(4):13-16. 

参考文献英汉对照目录

1. 杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温[J]。地球物理学进展。2006，21（3）：1023～1027。

Yang Donghong,Yang Xxuexiang, Liu Cai. Global low temperature, earthquake and tsunami (Dec. 26, 2004) inIndonesia[J].Progress in Geophysics, 2006, 21（3）: 1023～1027.

2. 杨冬红，杨德彬，杨学祥. 2011. 地震和潮汐对气候波动变化的影响[J]. 地球物理学报， 54（4）：926-934

Yang D H,Yang D B, Yang X X, The influence oftidesandearthquakes in globalclimatechanges. Chinese Journal of geophysics (in Chinese),2011, 54(4): 926-934

3. 杨冬红，杨学祥。全球变暖减速与郭增建的“海震调温假说”。地球物理学进展。2008，23 (6): 1813～1818。YANG Dong-hong, YANGXue-xiang. The hypothesis of the ocesnic earthquakes adjusting climate slowdownof global warming. Progress in Geophysics. 2008, 23 (6): 1813～1818.

4. 杨冬红, 杨学祥. 北半球冰盖融化与北半球低温暴雪的相关性[J]. 地球物理学进展, 2014, 29(2):610-615. YANG Dong-hong, YANG Xue-xiang. Studyon the relation between ice sheets melting and low temperature in NorthernHemisphere. Progress in Geophysics. 2014, 29 (1): 610～615.

5. 杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934. Yang D H,Yang D B, Yang X X, The influence of tides and earthquakes in global climatechanges. Chinese Journal of geophysics(in Chinese), 2011, 54(4): 926-934

6.  杨冬红，杨学祥. 全球气候变化的成因初探. 地球物理学进展. 2013, 28(4): 1666-1677. Yang X X, Chen D Y. Study oncause of formation in Earth’s climatic changes. Progress in Geophysics (inChinese), 2013, 28(4): 1666-1677.

7. 杨冬红. 2009. 潮汐周期性及其在灾害预测中应用[D][博士论文].长春:吉林大学地球探测科学与技术学院.

Yang Dong-hong. 2009.Tidal Periodicity and its Application in Disasters Prediction[D]. [Ph. D.thesis]. Changchun：College of Geo-exploration Science and Technology, Jilin   University.

8. 杨冬红, 杨学祥.2013.a 地球自转速度变化规律的研究和计算模型. 地球物理学进展, 28（1）：58-70。

Yang D H, Yang XX. 2013a. Study and model on variation ofEarth’s Rotation speed. Progress inGeophysics (in Chinese), 28（1）：58-70.