全球变化- 杨学祥工作室分享 http://blog.sciencenet.cn/u/杨学祥 吉林大学地球探测科学与技术学院退休教授,从事全球变化研究。

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全球变暖导致强震频发:被忽视的冰川地壳均衡运动

已有 983 次阅读 2019-10-24 10:13 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流| 地震活跃期, 小冰期, 温暖期, 海平面上升, 地壳均衡

 全球变暖导致强震频发:被忽视的冰川地壳均衡运动

             杨学祥,杨冬红(吉林大学)

 

关键提示:历史记录表明,全球变暖——冰盖融化——海平面上升——海洋地壳均衡下沉——环太平洋地震火山带剧烈活动,构成全球变化的全过程。全球变暖最终导致的超级火山喷发,使全球面临类似恐龙灭绝的巨大灾难之中。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1025573.html

  

全球变暖导致地震火山活动频繁发生

 

据人民网2016113报道,近日,美国国家航空航天局(NASA)专家预测称,60年后地球上将发生世界性洪水,大洋水平面将会上升2,导致众多大城市被淹没。

海平面的加速上升,已经或行将成为海岸带的重大灾害。过去100年中世界海平面平均升高了12厘米左右。100年后,大约到2100年,海平面将上升1。如果不采取防护措施,首先要淹没大片土地和许多沿海城市。位于其上的许多世界名城,例如纽约、伦敦、阿姆斯特丹、威尼斯、悉尼、东京、里约热内卢、天津、上海、广洲等等都将被淹没。南太平洋和印度洋中一些低平的岛国将处于半淹没状态。

http://city.shenchuang.com/guonei/20160113/300829.shtml

气象学家指出的全球变暖10大危害是,海平面上升、全球气温升高、海水温度升高、冰盖萎缩、海水酸化、积雪覆盖面积减少、极端气候事件等等。

http://news.mydrivers.com/1/462/462185.htm

气象学家忽略了地质学上的两项重要活动:地震和火山给人类带来的灾难。

事实上,由于全球变暖,导致冰川融化和海平面上升,改变了地表的物质分布,破坏了地表的地壳均衡,引发强烈的地震火山活动,给人类带来巨大的灾难。

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。

历史记录表明,全球变暖——冰盖融化——海平面上升——海洋地壳均衡下沉——环太平洋地震火山带剧烈活动,构成全球变化的全过程。全球变暖最终导致的超级火山喷发,使全球面临类似恐龙灭绝的巨大灾难之中。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1025573.html

由于人类历史暂短,至今没有全球变暖对人类伤害的历史纪录。但是,大规模火山喷发导致温室气体增加、全球变暖和生物大灭绝,这是有据可查的。

 

地球自转周期与地质旋回

Table 1  Earth’s rotation periods and geological cycles

时间

/Ma

地球

自转

全球

气候

生物灭绝事件

 

形成物       体积/106km3

480

高峰

温暖期


北美火山活动高峰

437

低谷

大冰期


北美火山活动低谷

370

高峰

温暖期


北美火山活动高峰

280

减慢



北美火山活动减弱

248

减慢



西伯利亚暗色岩

230

低谷

大冰期


北美火山活动低谷

160

加快



三大洋底重大裂解作用

140

加快



香港超级火山

139

加快



三大洋底重大裂解作用

120

高峰

温暖期

不明显 (水下喷发)

翁通爪哇海台36

120




北美火山活动高峰

110

高峰


大规模生物灭绝

凯尔盖朗海台

97




三大洋底重大裂解作用

65



恐龙灭绝

德干暗色岩

55



陆生哺乳动物灭绝

北大西洋火山边缘

25

低谷

低温



15

加快

变暖

大规模生物灭绝

哥伦比亚河溢流玄武岩1.3

10

高峰

变暖



0

低谷

大冰期


北美火山活动低谷

 

1示出了秦四清绘制的全球地震活动M-t图,相关地震数据引自受国家重点基础研究发展计划项目(973)资助、由宋治平等于2011年汇编完成的《全球地震目录》。我们的研究表明,公元后全球M  8.0级地震记录较为完整。从中可直观地看出:约从公元1510年起全球就进入了地震活跃期(特别是M8.0级地震更为显著),且一直持续至今。因此可以推断,在未来相当长的时间,全球地震活动将呈现越来越活跃的趋势。

由此可知,文章开头所提问题的正确答案是:地球正处于地震活跃期,所以地震确实比过去多了,这是客观事实。因此,谈论“地震活跃期”这个话题,咱得以数据为准绳,不能泛泛而谈。


aM7.0


bM7.5


cM8.0


dM8.5

全球地震活动M-t图(公元10-2011.5.15


秦四清认为,地球约从1510年起已进入了地震活跃期,故今后人们会感觉到地震越来越多,震级越来越大,这是正常的地震演化规律。因此,世界各国的防震减灾工作任重而道远。

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-992229.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1071193.html 

 

我们的研究表明,秦四清划分的1510-2010年地震活跃期可以分成两个时期:其一,为1510-1830年小冰期地震活跃期,其二为1830-2010年全球变暖地震活跃期。其中,全球变暖地震活跃期的地震强度和数量比小冰期地震活跃期更为强烈。中国8级地震的数据和北京地区的强震数据更为明显。

 

有史以来我国共发生过188级地震

 

我国是个地震多发国家,有记载以来发生震级M≥8.0地震共有18次,自公元前1177年至公元1969年,除资料不确切外,共发生震级M≥5.0地震2097次(部分数据为史料推断)。1970年至2007年年底,中国(含边界附近)共发生震级M≥5.0地震约4500余次(真实记录)。

中国8级地震的重复期有长有短,从表中数据来看,最短重复期为一年,西藏1950年和1951年分别发生8.5级和8级地震,707年以来仅发生过一次。中国8级地震的平均重复期为30年,前300年平均150年发生一次,后300年平均23年发生一次。前600年发生8次,后100年发生10次。8级地震重复期有明显的逐渐缩短的趋势(见表1)。温暖期8级地震次数是小冰期的2倍。台湾在温暖期发生两次8级地震,相隔52年,值得特别关注。

从表1中可以发现,中国8级地震的分布特征非常明显:小冰期时期集中在中国东部,温暖期时期集中在中国西部(台湾除外)。这为我国抗震防震指明了方向。

 

1 中国M≥8.0地震基本信息表(部分为推算震级)

 

序号

发震时间

地名(部分为古地名)

纬度

经度

震级

 气候特征

01

1303-09-17

山西 赵城、洪洞

36.3

111.7

8

 小冰期

02

1556-01-23

陕西 华县

34.5

109.7

8

 小冰期

03

1604-12-19

福建 泉州海外

25.0

119.5

8

小冰期

04

1668-07-25

山东 郯城、莒县

35.3

118.6

81/2

 小冰期

05

1679-09-02

河北 三河、平谷

40.0

117.0

8

 小冰期

06

1739-01-03

宁夏 银川、平罗

38.9

106.5

8

小冰期

07

1833-09-06

云南 嵩明

25.2

103.0

8

 温暖期

08

1902-08-22

新疆 阿图什

40.0

76.5

81/4

温暖期

09

1906-12-23

新疆 玛纳斯

43.9

85.6

8

温暖期

10

1920-06-05

台湾 花莲海外

23.5

122.7

8

温暖期

11

1920-12-16

宁夏 海原

36.5

105.7

81/2

温暖期

12

1927-05-23

甘肃 古浪

37.6

102.6

8

温暖期

13

1931-08-11

宁夏 银川、平罗

38.9

106.5

8

温暖期

14

1950-08-15

西藏 察隅

28.4

96.7

81/2

温暖期

15

1951-11-18

西藏 当雄

31.1

91.4

8

温暖期

16

1972-01-25

台湾 新港东   海中

23.0

122.3

8

温暖期

17

2001-11-14

新疆 若羌、青海交界

36.2

90.9

8.1

温暖期

18

2008-05-12

四川 汶川县

31.0

103.4

8.0

温暖期

 

(资料来源科学出版社1977年出版的《地震学基础》第910页,部分资料来自中国地震目录,CEIC.ac.cn制图)

http://www.ceic.ac.cn/contents/background/background4.jsp

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-423286.html 

 

北京地区的强震也集中在小冰期时期发生

 

中科院院士马宗晋指出,在十五世纪至十七世纪的二百余年内,全球强震发生频繁,其它自然灾害也很集中,如瘟疫流行,低温冻害严重,被称为小冰期时期。这个时期也正是太阳黑子蒙德极小值时期[1],太阳活动处于低值状态,有人把它看作是小冰期气候产生的原因。事实上,小冰期是太阳活动、强潮汐、地震火山活动共同作用的结果(表1,图2)。

北京地区处于华北平原地震带、山西地震带和张家口-渤海地震带交汇之处,历史上曾发生过294年延庆东6级、1057年大兴南6.8级、1484年延庆6.8级、1536年通县南6级、1665年通县6.5级、1679年三河-平谷8级和1730年京西颐和园6.5级等一系列破坏性地震。北京中心城区也曾发生10765级地震、16275级地震。其中,三河-平谷8级地震伤亡近10万人,大兴6.8级地震死亡2.5万人,颐和园6.5级地震伤亡457人。

http://www.kepu.net.cn/gb/ydrhcz/ydrhcz_zpzs/ydrh_201904/201904/t20190416_32580.html

 

太阳活动、强潮汐、低温期和北京地区地震的对应关系

 

太阳黑子延长极小期

时间(年)

坏天时代

潮汐极大年

北京地区地震

全球

气温

时间

震级

地点





294

6.0

延庆

小冰期

欧特

1040-1080

1010-1110

1062

1057

6.8

大兴

低温

沃尔夫

1280-1350

1165-1360

1264




小冰期

史玻勒

1450-1550

1420-1525

1425

1484

6.8

延庆

小冰期

蒙德

1640-1720

1600-1725

1629

1536

1665

1679

6.0

6.5

8.0

通县

通县

三河-平谷

小冰期





1730

6.5

颐和园

小冰期

道尔顿

1790-1830

1790-1915

1770




小冰期

21世纪

2007-??

1997-??

1974




低温?

 

2000年查尔斯·季林(Keeling)提出,强潮汐把海洋深处的冷水带到海面,使全球气候变冷,形成的全球气候波动周期大约为1800年。在十五世纪小冰期时期,潮汐强度为最大值,以后开始减弱,直到3100年潮汐强度又将达到最大值。潮汐调温效应使地球的温暖期从小冰期末期一直持续到二十四世纪,而后随着潮汐的增强,地球的气候将逐渐变冷[2]。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。

根据小冰期的1800年周期规律,中国东部地区的地震活跃期应该在下次小冰期的3100年附近200-400年内,而目前到24世纪的全球温暖期是全球地震的活跃期和中国西部地震的活跃期。


2 潮汐强度变化导致的全球气候变化1800年周期

 

气候变化导致的冰川消长、海平面升降和地壳均衡是强震集中发生的原因

 

强震与全球气候变化关系的地球物理解释是:全球变暖导致的海平面上升,破坏了地壳的重力均衡,引起加载的海洋地壳均衡下沉,由此而引发的深海强震和海啸又将迫使深海冷水上翻到海洋表面,从而将会引发全球变冷。这就是大自然的自调节作用。全球气候变化的周期有50-60年拉马德雷周期,200年太阳黑子超长极小期,1800年潮汐长周期,以及2410万年冰期周期。

10万年的冰期中,全球变暖导致的海平面上升,破坏了地壳的重力均衡,引起加载的海洋地壳均衡下沉(如同轮船加载,吃水线加深一样),由此而引发的深海强震和海啸又将迫使深海冷水上翻到海洋表面,从而将会引发全球变冷;全球变冷导致海洋100-200m海水层变为两极2000m厚的冰盖,将地壳压扁,形成赤道圈最大的径向张裂,喷出岩浆,形成海洋锅炉效应,导致全球变暖。这就是大自然的自调节作用,它增强了天文冰期理论的可靠性。

根据地质学的地壳均衡理论(单位均衡面上的物质柱体质量相等),大陆冰盖融化,负载减少,大陆地壳要均衡上升;海平面上升,负载增大,海洋地壳要均衡下降。斯堪的纳维亚半岛在1万年前有2000厚的冰盖融化,已经均衡上升了500,并将继续上升200。同样,全球平均海平面上升了130,洋壳均衡下降了43(地壳与水的密度比大约为31)。所以,斯堪的纳维亚半岛并没有因为海平面上升而被淹没。对于没有冰盖的大陆,海平面的实际上升仅87,减少了三分之一。洋壳下降挤压下方岩浆流向大陆地壳底部,使沿海大陆均衡上升。由于地球表面是球面,洋壳下降,球面半径缩小,洋壳将插入到大陆地壳之下,使大陆边缘受到挤压和抬升。

气候变化导致的冰川期与温暖期交替,形成地表巨量海水(大约100-200深海水层变化)在两极冰盖、大陆冰川和大洋海盆之间往返转移,相应的地壳均衡运动迫使地下软流层发生反向流动,推动地壳运动,达到地壳重力均衡。在地球的球面上,地壳均衡不仅能产生地壳的垂直运动,而且能产生地壳水平运动。

气候变化导致的冰川期与温暖期交替,形成地表巨量海水(大约100-200深海水层变化)在两极冰盖、大陆冰川和大洋海盆之间往返转移,相应的地壳均衡运动迫使地下软流层发生反向流动,推动地壳运动,达到地壳重力均衡。在地球的球面上,地壳均衡不仅能产生地壳的垂直运动,而且能产生地壳水平运动。

由图3中可以看到,两极生成的巨厚冰盖可以压裂地壳,形成两极地壳下沉和赤道地区的最大张裂;冰盖消失后,形成两极地壳的上升和赤道地区的挤压。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AB弧下降到CD弧时,圆心角变大,只能发生两种结果:

其一、大洋地壳AB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CD弧上升到AB弧时,由于弧长增大,其增大部分BE弧就是海底扩张产生的新洋壳。

 


            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。

 

     3  重力均衡造成的垂直运动和水平运动(据杨学祥,1988;杨冬红等,2011

 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-636574.html

我们在《地震和潮汐对气候波动变化的影响》一文中指出,强震与全球气候变化关系的地球物理解释是:全球变暖导致的海平面上升,破坏了地壳的重力均衡,引起加载的海洋地壳均衡下沉,由此而引发的深海强震和海啸又将迫使深海冷水上翻到海洋表面,从而将会引发全球变冷。这就是大自然的自调节作用。文章发表在《地球物理学报》2011年第4期上。

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带8.5级以上强震频发,形成拉马德雷冷位相;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,这是强震在PDO暖位相较少,甚至不发生的原因。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-655232.html

 

参考文献

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。2006281):95-96

2. 杨冬红,杨学祥,刘财。20041226印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。2006213):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。2011544):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。2005274):400398

http://blog.sciencenet.cn/home.php/blog.sciencenet.cn/blog-2277-894605.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-916567.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-916671.html  

 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1083867.html 




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