中国东部的地震周期：海平面升降导致的陆海地壳伸缩运动

                                 杨学祥

关键提示：中国东部地区在气候变冷时期地震高发：小冰期时期和拉马德雷冷位相时期后10年。

海平面升降导致地壳的垂直运动和水平运动

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。

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 andhorizontal movement by the changes of sea level

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

科里奥利力作用下的环太平洋地震火山带特征

环太平洋地震火山带是太平洋和大西洋最重要的区别之一，其成因的研究具有极其深远的科学意义。

  大西洋两岸也存在剥蚀沉积过程，为什么大西洋两岸没有相应的地震火山带？这从图2中无法得到解答：尽管美洲大陆也存在西高东低现象，但是，大西洋两岸不存在地震火山带，也不存在西部高耸山脉和东部岛弧和弧后海盆。

图 3  科里奥利力作用下的陆海地壳垂直运动和水平运动（据杨学祥，1988）

关键的原因是，环太平洋地震火山带存在洋壳俯冲带。当海平面上升时，增加的载荷使洋壳均衡下沉，在科里奥利力的作用下向东移动，增强了西太平洋陆海边缘的引张作用和东太平洋陆海边缘的挤压作用，导致东西太平洋两岸明显的构造差别；当海平面下降时，减少的载荷使洋壳均衡上升，在科里奥利力的作用下向西移动，形成西太平洋陆海边缘的挤压作用和东太平洋陆海边缘的引张作用（见图3）。

地震实例：小冰期鼎盛期中国东部地震强烈

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）。

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CharlesD. Keeling and Timothy P. Whorf，2000）

 Fig4  The 1800-year oceanic tidal cycle（After Charles D. Keeling and Timothy P. Whorf，2000）

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

中国7级地震的统计特征

统计表明，1947-1976年拉马德雷冷位相时期我国7级以上地震发生50次，平均每年1.73次，1977-1999年拉马德雷暖位相时期我国7级以上地震发生12次，平均每年0.55次。拉马德雷冷位相时期我国7级以上地震是拉马德雷暖位相的3倍以上。

从1947-1976年拉马德雷冷位相时期我国7级以上地震发生情况来看，前10年发生20次（包括两次8级以上地震），后10年发生20次，中间10年发生10次，前后10年的地震相对频发值得关注。更值得关注的是，除台湾外，前10年强震多发生在中西部，后10年东部地区也有强震发生，如1975年辽宁海城地震和1976年河北唐山地震。

邢台地震由两个大地震组成：1966年3月8日5时29分14秒，河北省邢台专区隆尧县（北纬37度21分，东经114度55分）发生震级为6.8级的大地震，震中烈度9度强；1966年3月22日16时19分46秒，河北省邢台专区宁晋县（北纬37度32分，东经115度03分）发生震级为7.2级的大地震，震中烈度10度。两次地震共死亡8064人，伤38000人，经济损失10亿元。这是一次久旱之后的大震。

1966年处于1947-1976年拉马德雷冷位相时期的中间十年，邢台地震是中国东部地震高发的前兆。2016-2020年进入相同的地震周期。

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

结论

中国东部地区在气候变冷时期地震高发：小冰期时期和拉马德雷冷位相时期后10年。

2004-2018年是特大地震活跃期。

2017-2018年亚洲和美洲存在发生8.5级以上特大地震的可能性，其中，日本大震的可能性最大。

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。

2020-2030年中国东部进入地震高发期。

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。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 oncauseofformationin 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.