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地震的动力：地球自转、内核偏移和日月潮汐引力
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地震的动力：地球自转、内核偏移和日月潮汐引力
杨学祥，杨冬红（吉林大学）
关键提示：在地球自转的离心作用下，中低纬度的火山活动会更强一些，而且受此影响赤道地区的直径都比两极方向要高出21千米，由球体变为扁球体。由于地球自转速度不断变化，地球扁率也不断变化，形成地球扁率变化的13.6天地震周期和18.6年地震周期。
相关报道
地球上哪里地震最少？也许答案会让你有些意外！
原创星辰大海的种花家昨天
南极和北极为什么不会发生地震？
地震对于各位并不陌生，我们记忆中国内的大地震早的唐山大地震，512汶川大地震以及青海玉树大地震！世界上大地震有美国旧金山大地震、智利大地震与日本的311大地震等，没有亲历过地震的朋友是不会理解地震来临时的绝望与无助的！但相信很多朋友都发现了一点，历史上的大地震中，发生在南北极的地震几乎没有，同一个地球为何如此不均？这是什么原因？
上图是2004-2005年间全球地震统计的动态图，各位也可以看到中低纬度的区域地震发生非常频繁，大越高纬度概率越低，而整2年过程中，仅仅只有北极地区有零星地震！南北极地震为何如此之少主要有如下几个原因：
一、南北极受到冰层重压影响
南极确实在大陆上方受到了数公里厚的冰层重压，理论上来看，经过了数百万年的应力调整，大陆内部的结构缺陷已经消弭于无形，从这方面来看似乎有一些理由！但北极冰盖下方却大部分都是海洋，也能这样解释？另外尽管构造型地震的隐患消除了，那么板块活动造成的断裂带应力释放地震隐患并没有消除，因此如此解释是不全面的
二、南北极并不在板块断裂带上
全球岩石圈的六大板块，我们可以看到整个南极多座落于板块中心，而且有厚厚的冰层背书，因此在2004-2005两年内都没有检测到像样的地震活动！
但北极似乎并不是这样，欧亚板块和北美板块的弯弯曲曲穿过北极，因此在2004-2005年间的地震动态图中仍然有零星地震活动出现！
三、地球自转作用
很多朋友可能认为地球约24小时在自转一周，会有离心作用吗？地球的赤道长达4万千米，一昼夜完成自转一周，圆周速度高达463米/秒，想象一下你们经常用的切割机线速度都没那么高！
在薄薄的地壳以下就是熔融状态的岩浆，在地球自转的离心作用下，中低纬度的火山活动会更强一些，而且受此影响赤道地区的直径都比两极方向要高出21千米！
这些岩浆活动能够为板块运动提供动力与润滑剂，这是断裂带地震来源的主要原因！
四、地月系和日地潮汐引力影响
地球自转已经月球围绕地球公转，另外还有地球围绕太阳公转，其引力撕扯作用是很强的，我们能看到的直接表现就是潮起潮落！但内核的岩浆流动也被引力引导了，这个我们是看不到的！
上图主要表现的海洋受到月球引力影响，而更深层次的岩浆活动我们却看不到！
甚至还有地球公转离心力引起的地核便宜（偏移）等影响！
但这几个比较典型的运动影响的大都是低纬度区域，高纬度区域则能独善其身！各位如果可以选择工作地点的话首推南极，而且最近南极的极地考察站正在招聘工作人员哦，有兴趣的小伙伴赶紧报名去了！
http://www.yidianzixun.com/article/0LnTZepF
东南印度洋发生6.2级地震 关注17-19日潮汐组合
东南印度洋发生6.2级地震 关注17-19日潮汐组合
杨学祥，杨冬红（吉林大学）
关键提示：
地震不能预测的铁律正在松动，美国和日本一直在做概率预报，不能准确预测的结论比较科学。全球对厄尔尼诺的预测也是概率预报。我们的研究与实践有了新进展：6级以上地震分布，受地球潮汐形变激发，具有潮汐波动周期，时间范围可以事前通过天文条件预知，但无法确定地点和震级。这对临震地区的地震预报有重要意义。
2019年1-3月的科学实验表明，潮汐组合抓住了强震活动的脉搏。这是潮汐激发地震的铁证和实践检验。有人否定强潮汐与地震相关的统计结果是孤立片面的，强弱潮汐都会激发地震，关键的问题是潮汐产生的地壳潮汐形变导致的地球扁率变化，周期性地引发高纬度圈和低纬度圈反向张裂和压缩，配合、增强和激发同方向地下应力，形成强震的潮汐波动特征，地球自转速度变化的潮汐变化周期就是相应的旁证（见参考文献8）。
6级以上地震基本发生在潮汐组合之内，由相同颜色的文字相对应。
3月29日千岛群岛6级地震应约而来，再次验证潮汐预警的准确性：6级以上地震基本发生在潮汐组合之内，由相同颜色相同字形文字相对应。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1170261.html
潮汐具有13.6天的周期变化，2019年1-3月全球6级以上地震也具有13.6天的周期变化，形成不同类型的潮汐组合，持续时间约7天，也就是所谓的双周循环，天气变化也具有双周循环。地震发生的范围为潮汐组合的4天之内。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1151741.html
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1170781.html
由于2019年厄尔尼诺发生，美洲地震连续发生。
统计表明，厄尔尼诺与火山地震活动密切相关。对1763年以来的19次强厄尔尼诺事件进行的统计表明，70%以上的厄尔尼诺事件都发生在太平洋地震活动年，特别是1900年以来的7次强厄尔尼诺事件几乎无一例外地全都出现在太平洋地震活动年[6]，70%以上的厄尔尼诺年都为火山活跃年[7]。
1990年战淑芸根据地震统计资料得出赤道东太平洋海水增暖的年份全球地震增多的结论。1950~1979年期间，共有15个暖水年，其中12年均发生了8级以上强震，几率高达80%。根据公元前2000～公元1979年重大地震统计结果，在厄尔尼诺年，地中海、土耳其至帕米尔、喜马拉雅东段、东南亚、中国大陆及日本、台湾一带为地震多发区；厄尔尼诺后一年，美洲西部太平洋沿岸一带为地震多发区，与东西太平洋海面反向变化相关。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-917962.html
http://wap.sciencenet.cn/blog-2277-950127.html?mobile=1
关注台湾连续发生两次5级地震。
关注6级地震发生在4月地震周期表。
关注日本和台湾地震。
关注17-19日潮汐组合。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1172986.html
关注地震周期表
表1 2019年5-8级地震与潮汐强度的对应关系（截止时间：2019年4月18日）
月份 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 合计 |
8级地震 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
7级地震 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 |
6级地震 | 11 | 4 | 11 | 9 | 35 | ||||||||
5级地震 | 31 | 31 | 29 | 8 | 99 | ||||||||
潮汐 | 强 | 强 | 强 | 强 | 弱 | 弱 | 强 | 强 | 强 | 强 | 弱 | 弱 |
注：本表以中国地震台网数据为准。
表2 2019年4月潮汐组合与5级以上地震记录（待填：地震周期表）
潮汐组合A：4月5日为月亮赤纬角最小值南纬0.00009度，4月5日为日月大潮，两者强叠加，潮汐强度大，地球扁率变大，自转变慢，有利于拉尼娜发展（强），潮汐使两极空气向赤道流动，可激发地震火山活动和冷空气活动（强）。
填空（实测数据）：
震级(M) 发震时刻(UTC+8) 纬度(°) 经度(°) 深度(千米) 参考位置
4.4 2019-04-08 14:58:10 22.05 121.49 11 台湾台东县海域
5.2 2019-04-08 12:12:40 26.30 129.50 20 琉球群岛
6.1 2019-04-07 05:55:00 -6.90 125.07 540 班达海
6.3 2019-04-06 00:14:18 -55.95 -27.85 60 南桑威奇群岛地区
6.0 2019-04-05 17:56:52 30.45 138.70 390 日本本州东南海域
5.1 2019-04-04 09:56:55 22.99 120.85 10 台湾台东县
5.7 2019-04-03 09:52:56 22.95 120.87 12 台湾台东县
6.4 2019-04-03 05:35:33 52.25 178.00 20 拉特群岛
5.5 2019-04-02 02:39:07 -18.10 65.35 10 毛里求斯远海海域
5.3 2019-04-01 10:16:52 10.67 125.94 50 菲律宾群岛地区
潮汐组合B：4月12日为月亮赤纬角最大值北纬22.01796度，4月13日为日月小潮，两者强叠加，潮汐强度小，地球扁率变小，地球自转变快，有利于厄尔尼诺发展（弱），潮汐使赤道空气向两极流动，可激发地震火山活动和暖空气活动，有利于低层偏南风的发展，带来较多水汽，造成部分地方出现大雾天气（弱）。
填空（实测数据）：
震级(M) 发震时刻(UTC+8) 纬度(°) 经度(°) 深度(千米) 参考位置
4.3 2019-04-14 19:20:54 44.32 81.11 16 新疆伊犁州霍城县
5.8 2019-04-12 22:51:32 -6.43 148.57 20 新不列颠岛地区
5.7 2019-04-12 20:23:04 -15.41 -172.73 10 萨摩亚群岛地区
6.8 2019-04-12 19:40:49 -1.91 122.62 10 印尼苏拉威西岛附近海域
6.0 2019-04-11 16:18:23 40.35 143.40 10 日本本州东岸远海
4.0 2019-04-10 06:57:52 24.21 121.94 23 台湾花莲县海域
4.3 2019-04-10 04:24:13 23.93 121.65 10 台湾花莲县海域
6.4 2019-04-10 01:53:59 -58.60 -25.33 30 南桑威奇群岛地区
5.0 2019-04-09 23:13:22 23.96 121.61 10 台湾花莲县海域
潮汐组合C：4月18日为月亮赤纬角最小值南纬0.00040度，4月19日为日月大潮，4月17日为月亮近地潮，三者强叠加，潮汐强度最大，地球扁率变大，自转变慢，有利于拉尼娜发展（最强），潮汐使两极空气向赤道流动，可激发地震火山活动和冷空气活动（最强）。
填空（实测数据）：
震级(M) 发震时刻(UTC+8) 纬度(°) 经度(°) 深度(千米) 参考位置
6.2 2019-04-18 22:46:00 -51.10 139.45 10 东南印度洋
6.7 2019-04-18 13:01:05 24.02 121.65 24 台湾花莲县海域
4.3 2019-04-15 02:31:06 32.26 89.39 9 西藏那曲市双湖县
潮汐组合D：4月25日为月亮赤纬角最大值南纬22.12720度，4月27日为日月小潮，4月29日为月亮远地潮，两者强叠加，三者弱叠加，潮汐强度小，地球扁率变小，地球自转变快，有利于厄尔尼诺发展（弱），潮汐使赤道空气向两极流动，可激发地震火山活动和暖空气活动，有利于低层偏南风的发展，带来较多水汽，造成部分地方出现大雾天气（弱）。
填空（实测数据）：
本月天文奇点相对较集中，相互作用最强，可激发极端事件发生，地震火山活动进入活跃期，2019年1-4月进入地震高潮，有利于冷空气活动。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1160951.html
相关文献
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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
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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.
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21. 杨学祥，杨冬红。2013年中国雾霾高发的气象原因初探。科学家. 2014, (3): 90-91.YANG Xue-xiang,YANGDong-hong.MeteorologicalAnalysis of ReasonsCausing China'sFrequent SmogWeatherin 2013. Technology andlife. 2014, (3): 90-91.
22. 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.
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潮汐形变是地震的主要动力
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潮汐形变是地震的主要动力
杨学祥，杨冬红
（吉林大学）
地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波的一种自然现象。地球上板块与板块之间相互挤压碰撞，造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂，是引起地震的主要原因。
全球地震每年约发生近1500000次，平均每天4000余次，其中有感地震和弱震占到99.898%。其中年平均次数的详细数据如下：5.0-5.9级地震为1669,67次，6.0-6.9级地震为148.58次，-7.0-7.9级地震为14.33次，8级以上地震为1.33次。
日月引潮力使地球海洋潮汐半日产生60厘米的震荡起伏，固体地壳半日产生20厘米的起伏震荡，是小地震发生的主要动力。大震的发生次数很少，需要长期的应力积累，潮汐是激发因素。潮汐造成地壳的膨胀和收缩的交替，是海底扩张的周期性动力。
当潮汐形变导致地球扁率变大，赤道和低纬度圈扩张；当潮汐形变导致地球扁率变小，赤道和低纬度圈收缩。一张一缩形成海底扩张的潮汐模式（见图1）
图1 潮汐形变导致的海底扩张
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参考文献
海底扩张的潮汐模式
杨学祥
(1. 吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026; 2. 中国科学院国家天文台，北京100012)
摘 要: 2000年6月底, 东京以南的伊豆岛开始发生火山与地震活动. 此后, 在伊豆岛观测到异常的地壳变形. 8月底,火山与地震活动达到高潮. 分析结果认为, 地壳变形是由伊豆岛的岩脉侵入引起的, 并且与强潮汐天文条件相对应. 根据观测和计算数据提出了海底扩张的潮汐模式.
关键词: 潮汐, 火山, 地震群, 海底扩张, 太平洋地壳跷跷板运动.
1. 问题的提出
由地幔对流驱动的海底扩张模式遇到了新的困难, 最新的地震层析成像技术并没有提供这方面的可靠证据, 人们提出的种种质疑有助于地球动力学的发展[1].
潮汐波动理论从最直观的地表潮汐波动现象出发, 论证了潮汐振荡对地球各圈层的动力学意义[2].这种尝试是值得赞赏的, 是十分有意义的. 为了检验该理论, 本文计算了潮汐振荡产生的力矩规模, 并给出了海底扩张的潮汐模式.
2. 地壳潮汐形变的数值计算
对潮汐运动的最新计算结果表明, 月亮在赤道时产生的半日潮使大气对流层、水圈和液核分别有54181864、43275和3103 km3的体积绕固体地球向西运动, 形成赤道高空风、西向海潮和液核表层西向漂移. 由于大陆地形的阻挡, 形成大气、海洋和液核的涡旋、湍流和异常大潮以及冷暖海水的上下和东西向振荡与混合. 岩石圈和下地幔分别有2754和10599 km3的体积胀缩, 是其中熔融部分流动、上涌和喷发的动力. 太阳相对地球在南北回归线之间的摆动, 使流体相对固体南北振荡与混合. 地球在春分和秋分扁率变为最大, 形成赤道大潮, 两极高纬地区分别有6605998、5251和368 km3体积的大气、海水和液核流体通过临界纬度（35o）流向赤道, 并在科里奥利力和西向引潮力作用下加速向西漂移, 使各圈层自转速度变小, 差异旋转速度增大, 高纬地区排气排液活动强烈, 其中大气对流层日长增加最为显著, 为97s, 是岩石圈日长增加值（0.00027s）的359259倍. 地磁活动在两分点达到最大值是其证据[3]. 潮汐形变引起的全球性地壳容积和地表面积变化的计算实例,可参看文献[4-6].
对于一个封闭完整的弹性地球, 上述计算值只能给出地球弹性形变的规模. 但是, 对于岩石圈具有复杂断裂系统的地球, 上述计算值就给出了地下流体流动、上涌和喷发的可能性和规模.
3. 观测证据
据科学时报 2002年9月6日 2版报道，2000年6~8月，历史上记录到最活跃的密集地震袭击日本Izu半岛南部60公里的区域，其中7000次震级大于或等于3，5次大于或等于6。该密集地震伴随着Miyake火山的几次蒸气和碎石喷发。
[收稿日期] 2003 – 02 – 03 收到, 2003―00―00 收到修定稿.
[基金项目] 国家自然科学基金项目(批准号:49774228)和吉林大学社会科学精品工程项目.
[作者简介] 杨学祥, 男, 1947年生, 教授, 主要从事地球动力、全球变化和自然灾害研究.
图1 宫岛(Miyakejima)的地震频率 (引自吉野泰造 等, 2002)
Fig.1 Frequency of earthquakes at Miyakejima (from TAIZOH Yoshino et al, 2002)
自1996年以来, 在东京都地区的4个台站用空间大地测量技术进行了地壳变形观测. 这个项目称为”基石”计划(Keystone Project, KSP). 2000年6月26日, 东京以南约150km的Miyake岛发生群震. 6月27日, 又开始火山活动. 地震活动见图1所示. 可以看出, 7月和8月的地震活动较多. 在此之后, “基石”网络观测到异常的地壳变形. 地震活动于2000年9月基本停止.2000年6月26日至9月15日期间, 馆山相对于鹿岛的移动速率是2.5cm/月, 三浦
相对于鹿岛的移动速率是1.5cm/月, 这与过去3年的平均运动速率(1.4cm/月和1.3cm/月)相比是相当大的. 吉野泰造等人把这个现象解释为伊豆岛的岩脉侵入.估计模型计算得到的岩脉参数是: 长20km, 深3 ~ 15km, 张开5m. 根据该参数模型计算得到位移场. 馆山和三浦站的位移分别是5cm和3cm[7].
表. 1 2000年强潮汐天文条件及Miyake岛地震火山活动
Table 1. The astronomical condition in 2000 and activities of earthquakes and volcanoes at Miyakejima
近 地 点 时 间 日 食 月 食 潮 汐 极端事件 年 月 日 时 农历日 月 日 月 日 弱R 强Q |
2000 4 9 6.1 5 R La Nina事件末期 2000 5 6 17.2 3 Q 强潮汐天文条件初期 2000 6 3 21.4 2 QQ 6月26日Miyake岛发生群震 6月27日Miyake岛发生火山活动 2000 7 2 6.3 1 07-01 07-16 QQQQ 地震活动最强时期 2000 7 30 15.7 29* 07-31 QQQ 地震活动最强时期 2000 8 27 21.9 28* Q △LOD极小值,地震活动次强时期 2000 9 24 16.4 27 R 9月Miyake岛地震活动基本停止 |
注：29*和28*表示当月没有30.
月球与强潮汐、地球排气、厄尔尼诺、臭氧洞扩大、旱涝、地震有关系的重要条件是“近地点兼朔、望”, 以及月球赤纬角变化（极大/小值对应涝/旱年）和各大行星的配合. 张元东称之为“特殊天象组合期” [8,9]. 强潮汐(简记为强或Q)的标准是, 月亮近地潮和日月大潮两者同时出现. 若两者与日月食同时出现则为较强潮汐, 三者或前两者同时在春分点、秋分点和近日点附近（前后不超过15天）出现为最强或较强潮汐. 三者的时间最大差不超过3天[10].通过2000年强潮汐天文条件与日本Miyake岛地震火山活动对比, 我们发现在月平均尺度上, 强潮汐天文条件与地震火山活动有很好的对应关系(见表1).
4. 海底扩张的潮汐模式
为了计算方便, 我们将潮汐引起的海面升降简化为平面模型(见图2).
图2 潮汐引起的海面升降与太平洋地壳的跷跷板运动
Fig 2. Sea level changes by the tides and “seesaw movement” in Pacific Crust
设跷跷板支点为坐标原点, 如图2所示, 东西太平洋海面斜线的近似表达式为
y = Hx/L （1）
其中, 2L为东西太平洋地壳长度; 2H为东西太平洋海面高差; x为横坐标变量. 取一段宽1cm长2L的东西向太平洋地壳, 在x处所受压力增量微元和力矩微元分别为
dp = ydx （2）
dM = xydx （3）
其中, p表示增高的海水对洋壳的压力; M表示增高的海水产生的力矩, 取海水的密度为1g/cm3. 在区间[0, L]上积分后得增减海水在东西太平洋地壳产生的力矩分别为
M = HL2/3 （4）
这相当于在宽1cm长2L高为洋壳厚度的跷跷板两端分别施加的反向力为
p = M/L = HL/3 （5）
将H = 60cm, L = 10000km代入公式得p = 2×107 kg. 这样大的力足以使东太平洋海隆张裂和闭合, 或使西太平洋海沟下沉和岛弧抬升.
如图2所示, 当潮汐使西太平洋海面增高和东太平洋海面降低时, 西太平洋地壳下降,形成海沟处的消减带, 挤压地下流体上喷形成西太平洋暖池, 或向西部大陆和东部大洋的地壳下流动, 形成岛弧火山和大陆火山; 东太平洋地壳相对抬升, 使东太平洋海隆和沿岸断裂带张开, 岩浆和热气喷出, 形成海底火山. 当潮汐使东太平洋海面增高和西太平洋海面降低, 东太平洋地壳下降, 使东太平洋海隆闭合下降, 挤压地下流体向东部大陆和西部大洋的地壳下流动, 挤压新生大洋地壳向大陆地壳之下运动; 西太平洋地壳相对抬升, 使西太平洋岛弧断裂张开, 岩浆喷出, 形成陆地火山.
赤道信风使暖水集中在赤道西太平洋, 冷水集中在赤道东太平洋, 温差为3~9oC, 高差为40~60cm. 当厄尔尼诺到来时, 情况发生逆转. 由于地壳均衡原理和水均衡作用, 东西太平洋地壳在拉尼娜事件和厄尔尼诺事件交替中至少分别升降13~20cm, 引发地震活动和火山活动, 由此引发的地壳均衡运动具有东西太平洋地壳反向升降的特点, 与潮汐引起的太平洋地壳“跷跷板运动”完全相同[3,11]. 两者叠加, 相互加强. 这就是日本Miyake岛地震和火山在2000年与拉尼娜事件末期的强潮汐时段同时发生的原因.地球自转最快、西太平洋海面上升到最高值(见图2a)和日长变化(△LOD)取得极小值是这个时期的主要特点[12].
科里奥利力使上升物体西移, 下降物体东移[13]. 所以, 西升东降的断裂处于引张状态, 有利于火山喷发和岩脉侵入（图2中a情况）; 东升西降的断裂处于挤压状态, 不利于火山喷发和岩脉侵入 (图2中b情况). 这是日本伊豆岛的岩脉侵入发生在1998年6月~2000年6月强拉尼娜事件末期（图2中a情况）的原因.
5. 地震、火山和气候证据
1964年、1982年和2000年都有4次发生在两极地区的日偏食，它们间隔3个沙罗周期（沙罗周期为18年零10.33—11.33天），有相同的日食条件。1964年有2次月全食，1982年有3次月全食，2000年有2次月全食，1966年、1984年和2002年都没有月食。它们有相似的天文条件, 而1982年潮汐最强, 形成了20世纪仅次于1997-1998年的厄尔尼诺事件[3]. 1982年墨西哥的厄奇冲火山于3月25日和4月4日两次喷发，在3月21日日本北海道的7.3级地震之后发生。从此时开始到年末，东西太平洋地震带交替发生了14次7级以上大地震，其中有7次发生在5月31日到6月30日短短一个月内的强潮汐阶段[11]。
在1988年, 证据显示从1964到1987年南方涛动五个最低值和沿东太平洋隆起从20oS 到 40oS插入式的地震活动之间相关. 这个地区包含了地球上最广阔的山脉体系之一, 巨大的能源在那里通过海底火山和热液活动释放出来. 观察一致性经常是发现的根据, 审查有用的数据指导我们注意个别特例. 两个截然不同的现象——厄尔尼诺和地震群——不顾它们无规律的循环速率和周期, 看上去几乎是同时发生的. 同样, Daniel A. Walker (1995) 发现, 在过去最持久的六个厄尔尼诺与最反常的插入式地震活动相一致, 它们在1964到1992年沿东太平洋隆起从15oS 到 40oS同时发生. 根据海底火山作用和热液活动, 东太平洋隆起从15oS 到 40oS地区是地球上有据可查的最活跃地区, 在这个地区微小相同的变化或大气压力范围的转移对引发厄尔尼诺的作用是公认的. 如果这个地区的热活动没有被海洋覆盖, 这些活动将被认为是引起厄尔尼诺的重要因素[14]. 事实上, 在厄尔尼诺现象发生前后, 东西太平洋海面高度分别升降40cm, 水均衡作用使洋壳反向升降13cm. 由此形成的东西太平洋地壳跷跷板运动是厄尔尼诺现象与地震火山活动一一对应的原因. 与潮汐引起的太平洋地壳“跷跷板运动”完全相同. 两者叠加, 相互加强.
对于全新世, 特别是千年尺度的厄尔尼诺和南方涛动变化, 人们知之甚少. 古气候研究记录了全新世有选择周期的厄尔尼诺变化, 但是大多数纪录对分辨研究千年规模的变化来说, 既少又不充分. 这里, Christopher M. Moy et al (2002) 提出南厄瓜多尔Laguna Pallcacocha沉积纪录. 这个纪录受到ENSO变化的强烈影响, 连续覆盖了过去12000年. 他们发现了2~8年时间尺度的变化, 他们把它归因于暖ENSO事件. 从全新世一直到1200年前频繁变化, 后来下降到现在. 与高低潮ENSO活动相关的时期, 以2000年时间尺度交替发生, 叠加在这个长期趋势上. 他们把这个长期趋势归因于日射率轨道变化引起的,并且认为, ENSO内部动力可能起源于千年变化. 然而, 千年振荡需要其它ENSO标志物的纪录确认[15].
六年前, 通过分析大西洋底的沉积层，发现地球的寒冷期和温暖期出现有规律的波动，波动周期大约为1500~1800年，与地球、月亮和太阳相对位置的变化引起潮汐强度的变化周期是一致的。潮汐振荡可以解释周期大约为1500~1800年的气候变化. 强潮汐可以增大垂直方向海水的混合, 潮汐大时，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方的空气，使气候变冷。潮汐小时，海洋深处的冷水很难被带到海面，世界就变得暖和[16]。我们认为, 潮汐振荡也是气候千年振荡的重要原因.
从15至17世纪的200余年内,世界上强震很多,其它自然灾害也很集中,这也正是蒙德极小期[17]. 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.实际上,单凭太阳辐射能量变化不足以解释气候的巨大波动. 对宇宙飞船测量数据的分析确定,太阳的辐射输出变化于0.1~0.3%的水平上. Eddy等人估计,气候响应与正常发生的变化相比是很小的——太阳常数的变化至多使地球表面的温度受到零点几度的扰动，问题的关键是能够激发低层大气发生变化的机制[18]. 郭增建最近提出的海震调温假说就是一个很有说服力的机制[19].
太阳活动低值使气温降低,极地冰盖开始向中低纬度扩展.由于一部分赤道区域的海水通过雨雪转变为高纬度大陆的冰川,从而产生地表物质从赤道向两极的大规模迁移.根据地壳均衡和水均衡原理,两极冰盖增加的地壳加载下沉,赤道海洋海水减少的地壳卸载上升[20].这是多强震与小冰期对应的原因.海洋及其周边地区的强震可使海洋深处冷水迁到海面,使水面降温,冷水吸收较多的二氧化碳,从而使地球降温[19].这个机制放大了太阳活动低值的降温效果,使更多赤道地区的海水转变为两极地区的冰盖.在第四纪最末一次冰期与间冰期交替中,海洋有130m厚的水层曾转变为两极的冰盖,海洋地壳相应有43m的升降运动[20].综合分析表明,气候变化与构造运动是相互影响的.离开了构造运动,我们就无法理解气候的巨大变化[21].
6. 负荷潮使大洋中脊底部软流层发育的模型估算
池顺良和骆鸣津用一个简单的二维有限元模型估算负荷潮在洋壳和地幔中产生的能耗量级及其分布特点, 相应产热率为0.3~0.5μW/m3, 已超过相应深度上地幔的放射性产热率 [2]. 大洋中脊处的洋壳在潮汐负荷振荡中反复反向升降, 潮汐振荡产生的热能是大洋中脊底部软流层发育的原因. 研究表明, 潮汐能在固体地球中的散布, 可能对岩浆的发生和海底扩张的机制起决定作用.只有约3%的来自地表的热流是由潮汐能造成的, 但仅凭这些热流已足以以产生每年约30km3的岩浆.白垩纪的潮汐强度比目前增大20%,这是白垩纪火山活动强烈的重要原因[17,18].
7. 结论
理论计算和实验检验表明, 潮汐震荡是地壳运动的一种可靠动力, 内波假说值得深入研究. 海底扩张的潮汐模式目前仅仅是一个数学模型, 2000年7-8月的日本伊豆岛的岩脉侵入事件也只是一个小规模的检验. 如果能用同样的方法检验大洋中脊的岩脉侵入与潮汐的相关性, 那么海底扩张的潮汐模式就是一个可检验的数学模型.
参考文献
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Tidal Model on Sea-floor Spreading
YANG XUE-XIANG
1) College of Geo-exploration Science and Technology，Jilin University, Changchun 130026
2) National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Science, Beijing 100012
[Abstract] At the end of June in 2000, volcanic and seismic events started at Izu islands south of Tokyo. Following the event, extraordinary crustal deformation was observed around the Izue islands. Until the end of August, both the volcanic and seismic activities were high. It is suggested that the crustal deformation was caused by a dyke intrusion event at Izu islands and concerned with strong tides. Tidal model on sea-floor spreading is proposed based on the observational data and calculative data.
[Key words] tides, volcano, earthquake swarms, sea-floor spreading, “seesaw movement” in Pacific crust.
杨学祥. 海底扩张的潮汐模式. 大地测量与地球动力学. 2003,23(2): 77-80.
潮汐力究竟有多大：洛希极限
已有 4536 次阅读 2013-4-12 06:31
潮汐力究竟有多大：洛希极限
——潮汐与地震关系的讨论总结
杨学祥
潮汐与地震的关系争论已经结束了，为了增大知识面，这里介绍一下网上的科普常识。知识范围决定人们对问题的认识和理解。
http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=575926&do=blog&id=679203
http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=679075
潮汐：
潮汐现象是指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。是沿海地区的一种自然现象，古代称白天的河海涌水为“潮”，晚上的称为“汐”，合称为“潮汐”。
洛希（Roche）极限：
洛希（Roche）极限是指有流体内核的卫星可以环绕主星转动,而不被潮汐力拉碎的最近距离。实心体可在Roche极限里存在，只要引潮力不超过固体的结构强度承受范围。
洛希极限是一个距离。当天体和第二个天体的距离为洛希极限时，天体自身的重力和第二个天体造成的潮汐力相等。如果它们的距离少于洛希极限，天体就会倾向碎散，继而成为第二个天体的环。它以首个计算这个极限的人爱德华·洛希命名。最常应用的地方就是卫星和它所环绕的星体。有些天然和人工的卫星，尽管它们在它们所环绕的星体的洛希极限内，却不至成碎片，因为它们除了引力外，还有其他的力帮助。木卫十六和土卫十八是其中的例子，它们和所环绕的星体的距离少于流体洛希极限。它们仍未成为碎片是因为有弹性，加上它们并非完全流体。在这个情况，在卫星表面的物件有可能被潮汐力扯离卫星，要视乎物件在卫星表面哪部分——潮汐力在两个天体中心之间的直线最强。一些内部引力较弱的物体，例如彗星，可能在经过洛希极限内时化成碎片。苏梅克－列维9号彗星就是好例子。它在1992年经过木星时分成碎片，1994年落在木星上。现时所知的行星环都在洛希极限之内。
能把星体压碎和引发星体地震，那种力量大？
月震：
把潮汐力看作是弱力是一种错觉，事实上，它是伴随两星体之间的距离而变化。在月球上，由于地球质量是月球质量的80倍，所以月球上的引潮力比地球上的引潮力大得多。
科学家们通过长期的研究认为，太阳和地球的起潮力是引发月震的主要原因，此外，太阳系内的小天体（如陨石、彗星碎块）撞击月球时，也可以诱发较大的月震，比如1972年7月17日21时50分50秒，在月球背面靠近莫斯科海附近，一块重约1吨的巨大陨石撞击月球，产生了一次3.5级～4级的月震。另有一类来历还不明的月震，在几天内每隔几小时反复发生。
根据美国航空航天局，有至少四种不同的月震:
深层月震（在表面之下约700 公里，由于地球和太阳的潮汐重力而产生）
陨石冲击振动
热量月震（当阳光返回在第二个月球星期的夜晚以后，寒冷的月球外壳向外扩展）
浅层月震（在表面之下20至30 公里）
头三种月震通常是提到倾向是温和的。但是，浅层月震可能具5.5级里氏地震规模。在1972年和1977年之间，科学家观察到二十八个浅层月震。在地球上，4.5级的地震已可能对大厦和其它坚硬的结构造成损伤。
地震：
地震（earthquake）又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。全球每年发生地震约五百五十万次。地震常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。
根据地震的成因，地震可分为构造地震、火山地震、塌陷地震、诱发地震和人工地震。构造地震是人们通常所说的地震，它是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来，以地震波的形式向四面八方传播出去，到地面引起房摇地动，这种地震占世界地震总数的85%致90%左右；火山地震是由于火山爆发引起的地震，这种地震占世界地震总数的7%左右；塌陷地震是因地下岩洞塌陷、大型山崩或矿井顶部塌陷而引起的地震，它占世界地震总数的3%左右；诱发地震是由于人类活动如水库蓄水、矿山采矿、油田抽油注水等引发的地震；人工地震是指核爆炸、工程爆破、机械震动等人类活动引起的地面震动。
潮汐的存在使天体之间的相对速度减小，对彼此的自转起刹车作用。比如，月球和地球之间的潮汐使月球的自转周期等于它的公转周期，称之为潮汐锁定。
潮汐使天体被拉长，如果是黑洞等质量巨大的天体引起的潮汐，一旦潮汐力超过分子间作用力，会把周围的物体撕得粉碎。
虽然潮汐对固体形变的影响不大，但是潮汐往往成为地球上地震（星震）的诱因之一
潮汐可以使大气、海水、固体地壳有480、0.6、0.2米的起伏，是地球各圈层形变的主要动力。全球每年发生地震约五百五十万次，每天1.5万次，潮汐形变引发的地震是绝大部分，对于众多板块构成的地表而言，潮汐形变周期地改变地球的形状和扁率，是板块间摩擦、断裂、压缩、扩张的重要原因，这些应力和应变的长期积累对构造地震有重大影响。
在古老的地质时期，月地距离曾经很近，地球潮汐幅度高达12米，是目前的20倍，当时的潮汐力对地表形状的改变更大，对地震的影响也更大，与月震规模类似。
参考文献
1. 海底扩张的潮汐模式. 大地测量与地球动力学. 2003, 23(2): 77-80
2. 地球潮汐形变的数值评价. 地壳形变与地震. 1997,17(2):53-58.
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-679402.html
潮汐是小地震的动力和大震的激发因素
已有 2505 次阅读 2012-7-6 04:15
潮汐是小地震的动力和大震的激发因素
杨学祥
全球地震每年约发生近1500000次，平均每天4000余次，其中有感地震和弱震占到99.898%。其中年平均次数的详细数据如下：5.0-5.9级地震为1669,67次，6.0-6.9级地震为148.58次，-7.0-7.9级地震为14.33次，8级以上地震为1.33次。
日月引潮力使地球海洋潮汐半日产生60厘米的震荡起伏，固体地壳半日产生20厘米的起伏震荡，是小地震发生的主要动力。大震的发生次数很少，需要长期的应力积累，潮汐是激发因素。潮汐造成地壳的膨胀和收缩的交替，是海底扩张的周期性动力。
潮汐是月球地震的动力。
参考文献
1. 杨学祥, 宋秀环, 刘淑琴. 地球潮汐形变的数值评价. 地壳形变与地震. 1997,17(2):53-58.
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4. 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. http://www.geophy.cn/CN/volumn/home.shtml
全球每年地震150万次 年均5级以上约1800次
http://www.sina.com.cn 2012年06月27日15:23
http://news.sina.com.cn/c/t/20120627/152316.shtml
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-589289.html
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1126226.html
https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1174789.html
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