潮汐激发地震的数值分析

                              杨学祥，杨冬红

 

2005年以来，作者的数值计算得到一些可以验证的新结果。过去人们仅仅知道太阳黑子活动有11a（年）和22a周期，实际上潮汐也有11 a和22 a周期。

澳大利亚气象学家E. 布赖恩特编著的《气候过程和气候变化》中，有关气候现象循环的记录75项^[1]。潮汐周期与气候现象循环的记录有很好的对应性^[2]，与潮汐周期相同的有66项，占88%，表明潮汐是影响气候现象循环的主要因素。潮汐的多种周期在受到它们的共同周期和其它周期因素叠加时，表现得更为强烈，如11a和22a周期是潮汐和太阳活动的共同作用，占75项气候现象循环记录中的17项。

表1  潮汐叠加振幅对比

 

据季林的计算，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^[3]。与15至17世纪小冰期有很多强震相对应，中国华北第六地震活动期，延续了200多年，其间发生了4次8级地震，7次7级地震，其后的平静期延续了85年，未发生任何大于6级的地震^[4]。此后，越来越多的人发现了潮汐与地震的对应关系。

张元东提出特殊天象组合期可能影响地震的概念和理论，特殊天象组合期为月亮近地潮和日月大潮叠加，并有行星位置变化的配合^[5]。杜品仁（1994）和胡辉等人（2003）分别指出，地震具有明显的18.6年潮汐周期，被称为岩浆潮周期^{[6, 7]}。

胡辉等人详细分析了20世纪云南强震群体盛衰的天文背景，文中指出月亮白赤交角（亦称月亮赤纬角）变化产生的交点潮可能是影响地震长周期活动的一个原因。分析结果表明，20世纪以来云南的4个M≥6.7级强震活跃期有3个始发于月亮白赤交角极大年或其次年，仅一个地震活跃期不是如此，所以总概率达80%。另外，无论太阳活动还是地震活动均存在11年的准周期，对比太阳黑子相对数滑动平均曲线与云南历年最大地震强度滑动平均曲线，即年黑子相对数减小时，地震强度增大。据此，作者利用20世纪云南历年最大地震的震级作了4组11年周期的外推，估计了下一个地震活跃期首发地震的时间和震级。综括上述2个天文条件，根据目前月亮白赤交角变化与太阳活动形势，他们认为云南下一个地震活跃期可能开始于2006/2007年。他们根据地震活动11年周期中同相位年的平均强度作外推预报，2005年按期前7个11年周期同相位年的最大地震强度平均推算，可能为5.69级上下，仍处于低水平活动期，而2006年的地震强度则可能增至6.37级上下，应引起我们的警觉，最严重的是2007年，该年所处的相位最易发生强烈地震，平均震级已接近6.7级，足见该年最可能是云南下一M大于等于6.7级强震活跃期的开始年，并可能爆发7级大震（概率达43%）^[7]。

强潮汐可以激发地震活动。哥奇兰等人分析了1977－2000年间全球2000多个5.5级以上的地震，发现猛烈的潮汐在浅断面层施加了足够的压力从而会引发地震。当潮汐很大，达到大约2－3米时，3/4的地震都会发生，而潮汐越小，发生的地震也就越少^[8]。

杨学祥等人指出，在圆心角大于90度的太平洋地壳，东西太平洋海面可以形成60cm的潮汐高度差，潮汐负荷导致洋壳板块的均衡运动。潮汐引起的太平洋地壳跷跷板运动可产生的等效应力为p = 10⁸ N，这是环太平洋地震带形成的原因之一。当拉尼娜到来时，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3-6℃，高度差为40-60cm、，当厄尔尼诺到来时，情况发生逆转。由于地壳均衡原理，洋壳发生反向的13-20cm的均衡变化，增强了潮汐引起的大洋地壳跷跷板运动，这是厄尔尼诺和拉尼娜前后环太平地震带地震活跃的原因，其中科里奥利力起到定向作用^[9]。

2009年2月25日美国学者Métivier等人在《地球和行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters）发表题为 《地球固体潮激发地震的证据》的文章，为潮汐激发地震提供了新的证据。应用全球最多的地震目录（包括442412个事件），Métivier等人得到固体潮位相与地震事件时间清晰的对应关系（99%的置信度）：当岩石圈正常的压力减少时，地震多发生在固体潮使地面上升的时刻。他们发现，固体潮比大气潮和海洋潮激发地震的可能性更大^[10]。新证据的重要性是无可置疑的，它强调了地球固体潮和地震关系。

进一步研究表明，地震、潮汐和气候变化是相互影响的，气候灾害和地质灾害构成了拉马德雷冷位相灾害链^[11，12]。

 

参考文献

1.       E. 布赖恩特. 气候过程和气候变化. 北京: 科学出版社, 2004. 11

2.       杨冬红, 杨学祥. 澳大利亚夏季大雪与南极海冰三个气候开关. 地球物理学进展, 2007, 22(5): 1680~1685

3.       Charles D. Keeling and Timothy P. Whorf. The 1800-year oceanic tidal cycle: A possible cause of rapid climate change [J]. PNAS, 2000, 97(8): 3814-3819

4.       马宗晋, 杜品仁. 现今地壳运动问题[M]. 北京: 地质出版社, 1995.10, 99-102.

5.       李家林, 张元东. 特殊天象组合期与地震发震关系的检验及应用[J]. 地震, 1993, (3): 32-37.

6.       杜品仁. 18.6a地震轮回及其成因初探[J]. 地球物理学报, 1994, 37（3）: 362-369.

7.       胡辉, 赵洪声, 和宏伟. 日月影响与云南未来地震趋势研究[J]. 云南天文台台刊. 2003,（4）:49-55

8.       Elizabeth S. Cochran, John E. Vidale, and Sachiko Tanaka. Earth Tides Can Trigger Shallow Thrust Fault Earthquakes [J]. Science. 2004, 306: 1164-1166.

9.       杨学祥, 韩延本, 陈震, 乔琪源. 强潮汐激发地震火山活动的新证据[J]. 地球物理学报, 2004, 47（4）: 616-621.

10.   Métivier, Laurent; de Viron, Olivier; Conrad, Clinton P.; Renault, Stéphane; Diament, Michel; Patau, Geneviève. Evidence of earthquake triggering by the solid earth tides [J]. Earth and Planetary Science Letters, 2009, 278(3-4): 370-375.

11.   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

12.   杨学祥，杨冬红。拉马德雷冷位相时期的灾害链。见：高建国主编，苏门答腊地震海啸影响中国华南天气的初步研究——中国首届灾害链学术研讨会论文集。气象出版社，2007：200-204。