13个鲜为人知的地震事实及其成因探索（2）

                                吉林大学：杨学祥，杨冬红

美媒盘点13个鲜为人知的地震事实

作者：彬彬 来源：新浪科技 发布时间：2010-3-11 9:35:58

https://paper.sciencenet.cn/htmlnews/2010/3/229348.shtm

人们在担惊受怕的同时，对一些关于地震的事实却知之甚少。

北京时间3月11日消息，据美国《生活科学》网站报道，近期全球频繁多发的地震引起了人们的关注，尤其是海地7.3级地震和智利8.8级地震两次强震更是造成了巨大的社会影响。然而，人们在担惊受怕的同时，对一些关于地震的事实却知之甚少。以下就是13个鲜为人知的关于地震的事实：

1.    数据显示，全球平均每年大约发生50万次地震。其中，大约10万次地震可以被人们感觉到，大约100次地震造成人员伤亡或财产损失。在美国加利福尼亚州南部地区，每年大约要经历1万次地震，但大部分都感觉不到。

全球7级地震的发生每年平均7-8次，8级强震的发生每年不到1次， 9级地震平均15年发生1次。1级以下地震的发生，是地球瞬时潮汐形变形成的，不需要能量的积累。

 2019年6月的数据显示，地球6级以上强震极大值受潮汐组合控制，具有双周循环的潮汐波动特征。自2019年1月1日开始至2022年3月27日截止，潮汐波动规律明显存在。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1220914.html

       计算表明，日月大潮与月亮赤纬角最小值相遇（日、月、地在赤道面成一线）使地球扁率变大，地球自转减慢，低纬度地区地球表面地壳纬向扩张，径向收缩，有利于南北挤压东西张裂的地震和火山喷发；高纬度地区地球表面地壳纬向收缩，径向扩张，有利于东西挤压南北扩张的地震和火山喷发。日月大潮与月亮赤纬角最大值相遇使地球扁率变小，地球自转变快，低纬度地区地球表面地壳纬向收缩，径向扩张，有利于东西挤压南北扩张的地震和火山喷发；高纬度地区地球表面地壳纬向扩张，径向收缩，有利于南北挤压东西张裂的地震和火山喷发。这是不同地区不同类型的地震在不同的潮汐组合发生的原因。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-717618.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1236486.html 

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https://world.huanqiu.com/article/432DhYzpryB

地球潮汐形变是地球小震频繁发生的原因。

2.    随着圣安德烈斯断层两侧板块的滑动，美国旧金山市正在以每年2英寸(约合5.08厘米)的速度向洛杉矶移动，这一速度仅仅相当于人类指甲的生长速度。这两座城市将于数百万年后碰撞到一起。这一结果尽管很可怕，但是由于板块的滑动是南北运动，因此美国加利福尼亚州不会陷入海洋。

对固体地球而言，地球的潮汐形变导致地球扁率周期变化，从而形成地球转动惯量的周期变化和自转速的周期变化。地球扁率变大，自转速度变小，低纬度圈扩张，高纬度圈收缩；地球扁率变小，自转速度变大，地纬度圈收缩，高纬度圈扩张。扩张导致新地壳在大洋中脊生成，收缩导致旧地壳在俯冲带消减，由此形成大洋地壳的新旧交替和环太平洋地震火山带的地震火山活动。这是地球自转速度变化与地震相关的原因，也是我们通过地球自转速度变化周期预测地震的理论基础。

地球一张一缩的活动机制，我们称之为“地球的呼吸”。年积月累，形成海底扩张带和俯冲带。

图1. 海底扩张的潮汐模式

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3.    尽管许多人都认为三月份是地震月，事实上并非如此。1964年3月28日，美国阿拉斯加州威廉王子峡湾地区发生了规模9.2级大地震。这次大地震也是有记录以来最强烈的地震之一，该次地震造成了125人死亡，3.11亿美元的财产损失。1957年3月9日，阿拉斯加安德烈亚诺夫群岛发生了9.1级地震。然而，接下来美国的三次最大地震分别发生于2月、11月和12月。

每年3月20日前后是春分，9月23日前后是秋分，太阳光直射赤道，太阳引潮力使地球扁率变为最大，低纬度圈扩张，高纬度圈收缩，形成最大地球潮汐形变。

每年6月21日前后是夏至，12月22日前后是冬至，太阳光直射北回归线或南回归线，地球扁率变为最小，低纬度圈收缩，高纬度圈扩张，形成地球最大潮汐形变。美国9级地震发生在3月和12月并非孤例，印度尼西亚苏门答腊9.1级地震就发生在2004年12月26日。日本9级地震发生在2011年3月11日。

4.    史上最致命的地震于1556年1月23日发生于中国陕西。这次地震造就了古今中外地震死亡人口之最。据估计，当时有83万人在这次地震中丧生。

1556年1月23日发生于中国陕西大地震，处于15-17世纪小冰期时期，是中国东部8级地震的活跃期，下次中国东部8级地震活跃期在2744-3611年下次小冰期之中。

表1  冰期时期中国M≥8.0地震和太阳黑子延长极小期的关系

表2 1890年以来中国8级以上地震和拉马德雷（PDO）冷位相对应关系

注：小冰期结束的106年中，发生中国8级以上地震11次，平均10年一次，远高于小冰期。温暖期带来的中国8级以上地震高发值得关注。

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      1800年的小冰期周期

       美国科学家相信，即使没有温室效应, 地球自己的卫星月球也会使地球的温度上升。加州大学圣地亚哥分校海洋学研究所的查尔斯. 季林说，月球通过影响地球上的潮汐使地球的温度上升。

       杰拉尔德. 邦德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。季林认为，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，其周期与邦德提出的“气候周期”是一致的。潮汐大时，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。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。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。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。

        目前处于1800年气候周期中的全球变暖高峰期。下次小冰期将在2744-3611年发生。       

图2   强潮汐1800年周期（据季林，2000）

5.    太阳和月球可导致地震发生。很久以来，人们就已经知道太阳和月球可在地球的地壳上产生潮汐。现在，科学家们发现，太阳和月球对圣安德烈斯断层的牵引力可引起地下更深层次的震动。

潮汐组合的主要因素：月亮近地潮，月亮远地潮，日月大潮，日月小潮，春分，夏至，秋分，冬至。

2019年1-4月的科学实验表明，潮汐组合抓住了强震活动的脉搏。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。

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。

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在2008年5月潮汐组合预报中，我们忽略了5月12日为日月小潮这一关键因素，没有对2008年5月12-15日潮汐组合做出准确的预报，而2008年5月12日正是四川汶川8级地震发生的日期。这一失误令人震惊，表明我们对弱潮汐组合的偏见。

2019年4月25-29日潮汐组合也出现了同样的情况：弱潮汐组合导致多次强震发生。

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地壳潮汐形变导致的纬度圈伸缩升降双周循环是由月亮赤纬角13.6天周期变化形成的，这里必须普及一下天文知识（见图1）。

图3  地壳潮汐形变导致的纬度圈伸缩升降双周循环

月亮赤纬角从0度至最大值的变化周期为13.6天，此项变化会产生13.6天的大气潮和海洋潮南北震荡幅度变化周期，对形成雾霾的静稳天气和气温冷暖变化有重要影响（Li G Q, 2005；杨冬红等，2014）。

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关注地震周期表：2008年5月潮汐组合与地震周期表

B潮汐组合：2008年5月6日为月亮近地潮**，三者两两叠加，潮汐南北震荡幅度最大，地震和冷空气活动最强。2008年5月5日为日月大潮**，三者两两叠加，潮汐南北震荡幅度最大，地震和冷空气活动最强。2008 05 08 月亮赤纬角最大值**27.62531度。三者两两叠加，潮汐南北震荡幅度最大，地震和冷空气活动最强。

2008年5月8日日本发生6级地震。

C潮汐组合：2008 05 15 月亮赤纬角最小值-0.00054度，赤道处于高潮区。（忽略了5月12日为日月小潮）

5·12汶川地震，发生于北京时间（UTC+8）2008年5月12日（星期一）14时28分04秒，根据中华人民共和国地震局的数据，此次地震的面波震级 里氏震级达8.0Ms、矩震级达8.3Mw（根据美国地质调查局的数据，矩震级为7.9Mw），地震烈度达到11度。此次地震的地震波已确认共环绕了地球6圈[1]。地震波及大半个中国及亚洲多个国家和地区，北至辽宁，东至上海，南至香港、澳门、泰国、越南，西至巴基斯坦均有震感。

http://blog.sina.com.cn/s/blog_130e08ac30102uwot.html

http://blog.sina.com.cn/s/blog_6cb044000100yoos.html

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6.    2010年2月27日发生于智利的8.8级大地震造成了智利康塞普西翁市向西平移了3.04米的距离。据科学家介绍，这次地震还轻微地改变了地球的自转，将一个地球日缩短了1.26微秒。

大地震改变了地球的扁率和转动惯量，自然影响地球自转。

7.    现在还没有正式的“地震气候”的说法。据美国地质调查局介绍，从统计数据看，地球上地震的分布事实上也有“寒带气候区域”、“热带气候区域”和“雨带气候区域”等等。但是，科学家们认为，气候并不会以一种物理的方式影响地面之下数英里深的震源。与地壳运动的力量相比，大气压力的变化是微不足道的。大气压力的影响不会触及到地壳的深层。

中国8级地震的分布特征非常明显：小冰期集中在东部，温暖期集中在西部（台湾除外）。这为我国抗震防震指明了方向。特别值得指出的是，北京地区的强震也集中在小冰期时期发生，全球变暖有利于中国东部和北京地区的地震安全。

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3）。

从表3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。

表3  中国M≥8.0地震基本信息表（部分为推算震级）和气候特征

（资料来源科学出版社1977年出版的《地震学基础》第9～10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 

 表4  中国M≥8.0地震基本信息表（部分为推算震级）和地域特征

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1206478.html 

在中国8级地震的分布特征是，东部8级地震集中在15-17世纪小冰期时期，西部8级地震将集中在冰后期的温暖期（见表1-3）。

按照冰川地壳均衡原理，在大冰期，100-200米厚度的海水层变为两极冰盖和大陆山地冰川，加载使大陆地壳下沉，卸载使海洋地壳上升；在温暖期，情况正好相反。陆海地壳的反向运动导致强烈的地震火山活动（见图3）。小冰期时期发生地震的规律也有同样的规律。

中国8级地震分布的东西部差别，表明中国东部8级地震发生在小冰期时期，其特征是青藏高原冰川增长，海平面下降，青藏高原地壳均衡下降，海洋地壳均衡上升；中国西部8级地震发生在温暖期，其特征是青藏高原冰川融化，海平面上升，青藏高原地壳均衡上升，海洋地壳均衡下降。

证据表明，全球气候变化可导致冰川消长和海平面升降，相应的地壳均衡是大震发生的动力。

图4 冰盖消长和海平面升降导致的地壳均衡运动 

8.    发生于2004年的印尼大地震稍微削平了地球赤道的膨胀程度。2004年12月26日，印尼苏门答腊岛发生了9级以上地震，该次地震引起的海啸造成了超过20万人丧生。地球是一个两极稍扁赤道略鼓的扁球体。这次大地震造成的灾难性陆地位移导致了赤道鼓起的程度有所减轻，使得地球变得更圆。

这一现象再次证明：大地震改变了地球的扁率和转动惯量，自然影响地球自转。

9.    “太平洋火环”是地球上地质运动最活跃的区域。这个环带是一个地震高发区，它包含了南北美洲的沿海地区以及日本、中国、俄罗斯等地区。许多大地震都发生于这个环带上两大板块边界碰撞之时。

海底扩张潮汐模式给出了“太平洋火环”是地球上地质运动最活跃的区域和地震高发区的理论机制。

10.石油开采可导致小规模地震。当然，这些地震并不是人们通常所熟知的地震。石油一般发现于湿软的沉积层中。当石油被开采出来后，其他的岩石会移动到这里并填补石油留下的空间，因此会产生“微型地震活动”，这种地震人们一般感觉不到。

11.有记录以来最强烈地震是1960年5月22日发生于智利的9.5级地震。

12.发生于地球一端的地震也会震动地球的另一端。通过对2004年引起灾难性海啸的印尼大地震的研究，地震学家发现这次大地震同时对美国加州著名的圣安德烈斯断层产生影响。发生于1960年的智利9.5级大地震造成全球震动达数日之久。

问鼎球面大气、海洋、和地壳传递能量的方式和特征 

目前有关大气、海洋和地壳的能量传递模型都是建立在平面模型之上，事实上，地球是一个球体，地球表面的大气、海洋和固体地壳都是是一个球面，球面模型能更准确地反映暴风雪、海啸和地震远距离传播的方式和特征。

研究表明，点源激发的球面大气、海洋和固体地壳震荡在传播过程中的能量密度变化，与单位时间扩散的大圆周长C成反比。设总能量为Q，能量密度为δ，穿过的面积为S=Cl = 2πRlsinφ，l为单位弧长，R为地球半径，φ为圆心角。则有

δ= Q/S = Q/ (Cl) = Q/ (2πRlsinφ)                               (1)

其中，圆心角φ为点源和地心连线与大圆上任一点和地心连线的夹角。同样，在球壳中点源喷射造成的球面对流，也会有扩散、集中、返回的震荡过程（见图5）。

图5  点源激发的大气流动、海洋震荡和地震波传播在球面上的能量密度变化(杨冬红，2009)

由（1）式可知，在φ= 0和φ= π时，能量密度δ为无穷大，在φ= π/2时，即经过地表最大圆时，能量密度δ最小。这就是说，假定大气流动总能量在传播中无损耗，点源及其地心对称点处的能量密度最大（杨冬红, 2009）。

这一模型既可以解释北极大气和海洋等位面下降导致北半球低温暴雪频发和南极大陆沿海异常变暖（通过海冰气候开关效应阻止拉尼娜的发生，使拉尼娜可能夭折），也可以解释震洪链、旱涝链和高温暴雨链的发生原因。同样，这一模型可以解释海啸波动为什么在地震球面对称点的能量最大。

2003年12月23日22时左右，“重庆开县井喷”发生，历时84小时，大约17.5至21百万立方米石油天然气喷入大气中；2004年9月2至5日，开县惨遭200年一遇特大暴雨洪灾，部分地区为500年一遇。2008年5月12日四川汶川发生8 级地震；2009年7月4日地震灾区遭遇“7.14”暴雨洪涝灾害。2013年4月20日四川雅安发生7级地震；7月7日晚至10日，强降雨侵袭四川，成都、雅安、乐山、眉山、德阳、绵阳大部及广元市西部出现了区域性暴雨，都江堰气象站日降水量已超过有记录以来的最大值。2013年8月6日14时，在全国2418个国家级自动监测站中，高温排行前十名全部超过40℃，其中，浙江8个地区榜上有名，浙江余姚的气温更是达到了42.1℃；2013年10月9日），在福建登陆的台风“菲特”，却让浙江东部的余姚受遭受了百年一遇的降雨，70%以上城区受淹，主城区城市交通瘫痪。受灾人口超过83万人。点源喷发导致的大气环流是合理的数学模型，能量在喷发点及其球对称点达到最大值（见图2）。

地球赤道圈的周长为4万公里，地震对称点相距2万公里。北纬49°为美国、加拿大国境线，是卡斯卡迪亚俯冲带的中心。其球面对称点在南纬49°的大西洋上。由于大陆和海岛的阻隔，地震引发的海啸被日本列岛和南太平洋诸岛阻挡，形成了跨越千里的特大灾害事件。日本在卡斯卡迪亚俯冲带的同一半球内，海啸能量和高度不是最大的，在球面波的运动中处于能量的扩散状态，并在1万公里处达到最小值。图1 展示的7500-8000公里距离表明，本次海啸的规模远远小于1960年的智利地震。

1960年5月22日，智利中部太平洋深海沟发生里氏8.3级大地震，产生最大浪高25米的大海啸，海浪以640千米/时的速度横扫太平洋，造成1万多人遇难，沉船几千艘，这是世界上影响范围最广的地震海啸之一。日本也位列其中。因为智利和日本分属于两个半球，智利地震中心位于3..2°S，76.6°W，日本东京位于北纬35°69′—东经139°69′。两者接近为球面对称点，并有连续的海洋链接，达到最远距离（大约为日本到北美地震中心距离的2倍，15000-16000公里）。

2018年11月8日以来的加州山火可以作为一个典型的点源能量喷发，所形成的大气对流如图2a。山火热流上升到高层，并流向球面对称点，变冷后在低层流回美国，导致极地冷空气趁势而入，冷暖空气交汇，形成美国东北部的暴风雪。加州山火是这场气象灾害产生的动力。这样的大气对流也可以根据能量大小，形成图2b的半球循环。

图6 点源喷发在全球壳a和半球壳b中的对流（杨冬红，2009）

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    13. 据美国密苏里理工大学地球物理学家斯蒂芬·高介绍，在过去15年中，地球上的地震活动变得更加活跃。当然，并不是所有地球物理学家都同意这种观点。

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规律和实践证明，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。拉马德雷冷位相前17年是全球大于等于8.5级的地震集中爆发时期，2000-2018年特大地震频发的趋势值得关注。我们在2006年的预测正在得到证实。

我们在2006年指出，1889年以来，全球大于等于8.5级的地震共20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2004-2006年“拉马德雷”“冷位相”已发生2次。

到目前为止，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。

我们在2006年的预测正在得到证实。越来越多的研究者确认地震活跃期的到来。

http://tech.gmw.cn/2013-08/03/content_8496219.htm

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

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-713712.html

表5  1890年以来特大地震和PDO（太平洋十年涛动，亦称拉马德雷现象）冷位相对应关系

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-713873.html

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全球波动变暖北京强震休眠：全球变暖有喜有忧

摘要：近2000年的地震资料显示,北京地区强震集中发生在小冰期时期,15-17世纪小冰期结束以来,北京地区强震处于休眠期,休眠期将持续到24世纪变暖高峰.而下次北京地区的强震活跃期将发生在下次小冰期，其高峰在3107-3452年。中国8级以上地震分布给出了相同的结论：东部地区集中发生在小冰期时期；西部地区和台湾地区集中发生在全球变暖时期且发生频率快速增加。两组统计数据的一致结论表明其科学性，冰川地壳均衡是形成机制。

来源 ：《2019年全国天灾预测总结会议》||127-132|共6页

会议地点 北京

作者：杨学祥; 杨冬红;

https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-conference-cn_meeting-42533_thesis/020222505381.html