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土耳其地震“震出”隐秘地层，地表100英里下惊现熔岩区域：与潮汐摩擦有关
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土耳其地震“震出”隐秘地层，地表100英里下惊现熔岩区域：与潮汐摩擦有关
杨学祥
关键提示
据报道，华军林在博士研究期间研究土耳其地下地幔的地震图像时，产生了寻找地球内部新层的想法。
由于对地壳下部分熔化岩石的迹象感到好奇，他汇编了来自其他地震台的类似图像，得到了一个全球软流圈（asthenosphere）的地图。
华军林惊讶地发现，软流圈存在一个以前不为人知的熔岩区域（molten rock），几乎涵盖了半个地球。
熔岩区域（molten rock）位于上地幔（upper mantle）的构造板块（tectonic plates）之下。
这个熔岩区域位于上地幔（upper mantle）的构造板块（tectonic plates）之下，形成一个软边界，使固体岩板能够移动。
以前的理论认为，这些构造板块的运动很可能是由地壳下面地球地幔中的熔融岩石的对流造成的。这个想法可以解释固体岩石板块如何在地表下无缝移动。
不过，华军林的研究显示，即使在熔体部分相当高的地方，它对地幔流动的影响也非常小。当他将熔岩地图与构造运动的地震测量进行比较时，发现没有任何关联。
https://new.qq.com/rain/a/20230209A07PO000
潮汐摩擦产生的熔岩区
澳大利亚的一个学者认为冰川融化没有从冰川的顶部开始，而是从底部一点一点融化的，这就可能因为地球本身的热度引起的，要知道我们的地球靠太阳来得到充足的热量，但是地球的内部也可以发热，地球里是有岩浆的，再加上内部的能量巨大，这些质量在一起发生质变就会产生热量，所以地球是在散热的。地球变暖不是来自一个原因，二氧化碳也许也是一个原因，但也许还存在更多的原因，所以不能只让二氧化碳背锅！
http://www.yidianzixun.com/article/0LYR9IyX
每年地表热流值为1020焦耳，潮汐能为1019焦耳，地震火山活动能量为2017-18焦耳。地球内部的热能释放是客观事实，对地球变暖的贡献不容忽视。我们早在1999年就提出了“海洋锅炉效应”。
我们在1996年指出，火山活动主要受地球内部能量间歇性释放所控制。海洋锅炉效应、海底藏冷效应、海震调温效应和强潮汐调温效应比温室效应有更显著的调温效果。自然杂志最新文章证实了这一结论。
图1 海底藏冷效应和海洋锅炉效应
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-521283.html
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-691970.html
海水因为含有平均约3.5%的盐分，所以它的最大密度约出现在摄氏负2度左右，恰好与海水开始结冰的温度很接近。两极临近结冰的海水密度最大，源源不断地沉入两极海底，自转离心力使较重的海水向赤道海底运动，形成全球巨厚的海底冷水层。由于太阳辐射不能进入这个领域，“冷”被安全地封存在海底，冷水领域还不断扩大。赤道海水表层热水在上、冷水在下，垂直方向只有热传导、没有热对流。随着海洋冷水区的不断扩大和赤道海洋表层热水区的不断缩小，赤道和两极的温差也不断加大，形成中、高纬度地区的冰盖和冰川。我们称这个过程为海底藏冷效应。它是海气相互作用的典型范例，大气中的“冷能”由此而进入海洋。冰雪反射太阳辐射，随着冰雪面积的不断扩大，地表接受到的太阳能量越来越少，使大气和海洋越来越冷，冰期有一个长期的“冷积累”过程。
由于内核相对地壳地幔的差异旋转，太阳辐射达到最大值时使核幔角动量交换达到高峰，部分旋转动能转变为热能积累在核幔边界赤道区（此处核幔速度差最大，积累的热能最多）。超级热幔柱（羽）由核幔边界赤道热区升起，在海底赤道区喷发，加热了底层海水，并引发赤道和两极之间的海洋整体热循环，降低了赤道和两极大气的温差，使两极的海温和气温逐渐上升到冰点以上，消除了海洋藏冷效应的“冷源”，形成全球无冰温暖气候，产生晚白垩纪赤道海洋表层低温之谜（当时温度为摄氏21度，比现代低6.5度）。我们称这个过程为海洋锅炉效应。有证据表明，随着热幔柱喷发强度的减弱，近一亿年间海洋底层水冷却了摄氏15度，大气冷却了10~15度。这是典型的地、海、气相互作用。计算表明，一亿二千万年前形成翁通爪哇海台的海底热幔柱喷发，其释放的热量可使全球海水温度增高33度，喷发过程经历了几百万年时间。有证据表明,在古新世末不到6000年的时间内大洋底层水增温4度以上。海底火山活动引发的深海热对流在全球气候变化中的作用不容忽视。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-736985.html
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-521283.html
实际上，地球的气候是一个多种因素参与的动态平衡：海底藏冷效应导致冰盖从两极扩展到赤道，形成雪球地球，阻塞了地球散热的通道，海底火山的喷发，加热了海洋，释放了温室气体，导致冰盖的融化，形成海洋锅炉效应。与此同时，火山灰污染了冰雪表面，降低了冰雪的反光率，接收更多的太阳光使地球变暖。
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http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1169084.html
https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1179536.html
潮汐形变是地震的主要动力
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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https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1126226.html
潮汐摩擦产生的能量积累
流体和固体的差异旋转造成强烈的相互摩擦，潮汐摩擦产生的热能集中在流体与固体的边界上，如陆海边界和核幔边界。
海潮能量的耗损率为1.1×1012J/s。相当于每年3.5×1019J。海洋潮汐是海水在地壳上自由起落，只有高地形才能阻挡海潮的西向运动。
与海潮不同的是，液态外核的潮汐运动被局限在地幔内半径的潮汐形变之内，地幔及核幔边界在潮汐力下的周期变形强迫液核表层隆起部分西向运动，高达±6km的核幔边界起伏、粘滞阻力和滞后效应加强核幔角动量交换，在核幔边界积累大量热能，是地球排气、地磁活动和火山活动的不竭能源。
地球自转速率的十年际变化的振幅可达几个毫时秒量级，这种变化也许只能用核幔之间的角动量交换来解释[20]，与太阳黑子活动11年周期相对应。太阳活动产生的太阳风强度的变化，使向阳面地球磁层受到周期性的增强压缩，加强核幔角动量交换，影响地壳地幔的旋转速度[14]。潮汐滞后效应是地球自转减慢的一个原因。
计算表明，约3%的来自地表的热流是由潮汐能造成的，这些热流足以产生每年约30km3的岩浆[21]。白垩纪时，万有引力常数增加5%，日地距离、月地距离减少5%，日月引潮力增加20%，强烈的潮汐摩擦在核幔边界积累大量热能。这是白垩纪强烈火山活动的基本原因[22]。
火山活动、气候变化与天文周期的对应关系
近6亿年以来北美火山活动有明显的近似为3亿年的银河年周期变化。与人预料相反，其峰值对应远银心点的温暖期，其谷值对应近银心点的大冰期。
据Coffin和Eldholm（1993）海洋考察结果，巨大火成区所显示的大陆溢流玄武岩和大洋溢流玄武岩的喷发强度也有相同的周期变化[23]。伴随太阳系由远银心点向近银心点的运动，溢流玄武岩的喷发强度逐渐减弱。与之相对应，近1亿年间海洋底层水冷却了15oC，气温冷却了10~15oC[8]。异常高温、火山喷发和热幔柱活动与银河年周期有很好的对应关系，这种关系在白垩纪最为明显。
根据相对论，静止质量为 m o 的物体，速度由v1变为v2，能量增量为[24，25]：
dE = m o（v22 - v12）c3/{[c2 - v12]1/2[c2 - v22]1/2[（c2 - v12）1/2 + （c2 - v22）1/2]} （3）
其中c为光速，当v1<< c, v2<< c时, dE约为0.5mo (v22 - v12), 与动能增加近似相等, 当v2趋于c时, dE趋于无限大。这表明，趋于光速运动的天体将吸收无限大能量，即物体加速吸能、减速放能。这可以解释太阳系在远银心点减速增温（白垩纪），在近银心点加速降温（石炭纪和第四纪），也可以解释趋于光速运动的类星体减速所释放出的巨大能量。这表明引力场在对物体施加力的作用时，要消耗场本身所具有的能量，产生引力场能量背景的涨落。这可能是万有引力常数变化的原因。
设ρ为地球所在空间的太阳辐射能量密度，L为太阳光度，r为日地距离，f为太阳引潮力，G为万有引力常数， dρ、Dl、dr、df和dG为其相应增量，则有[21，24]
dρ/ρ = －2dr / r （4）； df / f = dG / G － 3dr / r （5）；
dr / r = －dG/G （6）； dL/L=7.5dG/G (7)；
Dirac（1938）、Brans和Dicke（1961）、Shapiro等（1971）、Hoyle等（1972）都认为万有引力常数G随时间变化而减少。据Steiner（1967）的计算[26]，G值还有空间上的变化，在远银心点比在近银心点增加5%，使远银心点处日地距离减少5%，太阳光度增加35%，日月引潮力增加20%，这是远银心点处白垩纪全球温暖期产生的另一个原因。
表2 天文周期与地质旋回[24]
Table 1 Astronomical periods and geological cycles
时间 太阳系 太阳 全球 太阳 万有引力常数 热 幔 柱 喷 发 (Ma) 位置 辐射量 气候 引潮力 G ( 10-8cm3/gs2) 形成物 体积(106km3) |
140 远银心点 最大 温暖期 最大 7.00 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 120 ↓靠 ↓变 ↓变 ↓变 ↓变 翁通爪哇海台 36 110 ↓近 ↓ ↓ ↓ ↓ 凯尔盖朗海台 ↓ 65 ↓银 ↓ ↓ ↓ 德干暗色岩 ↓变 55 ↓心 ↓ ↓ ↓ ↓ 北大西洋火山 ↓小 边缘 15 ↓ ↓小 ↓冷 ↓小 ↓小 哥伦比亚河溢 1.3 流玄武岩 -8 近银心点 最小 大冰期 最小 6.67 |
赤道热两极冷是太阳能量纬度不均匀分布造成的。由于大气热容量低，大气热对流不能改变这一基本规律。海水则不同，其热容量大，热对流的传热效果十分显著。计算表明，每立方米的水和空气温度降低一度所释放的能量分别为4180000焦尔和1290焦尔，前者是后者的3240倍[17]。这个巨大差别可从海洋性气候和大陆性气候的比较中看到。气象学家张家诚指出，瓦伦西亚岛和赤塔同在北纬52度附近，前者位于爱尔兰的大西洋岸，属于海洋性气候，后者位于亚洲大陆内部，属于大陆性气候。虽然纬度相近，但温差在一年内的分布相差悬殊。一年内最冷和最热月份温度的差值，在瓦伦西亚只有7.9度，在赤塔则为46.1度，大于前者5.5倍之多。前者年均温度为摄氏10.3度，后者为零下3度，差值为13.3度。这说明海洋的内能多于大陆，海洋是大气热量的重要供应者。
海水因为含有平均约3.5%的盐分，所以它的最大密度约出现在摄氏负2度左右，恰好与海水开始结冰的温度很接近。两极临近结冰的海水密度最大，源源不断地沉入两极海底，自转离心力使较重的海水向赤道海底运动，形成全球巨厚的海底冷水层。由于太阳辐射不能进入这个领域，“冷”被安全地封存在海底，冷水领域还不断扩大。赤道海水表层热水在上、冷水在下，垂直方向只有热传导、没有热对流。随着海洋冷水区的不断扩大和赤道海洋表层热水区的不断缩小，赤道和两极的温差也不断加大，形成中、高纬度地区的冰盖和冰川。我们称这个过程为海底藏冷效应。它是海气相互作用的典型范例，大气中的“冷能”由此而进入海洋。冰雪反射太阳辐射，随着冰雪面积的不断扩大，地表接受到的太阳能量越来越少，使大气和海洋越来越冷，冰期有一个长期的“冷积累”过程。目前海洋底层温度为2摄氏度，它为大气提供了充足的冷源。近一亿年前的中生代温暖期海洋底层冷水比现在高15摄氏度，大气高10~15度[27,28]。
图1 海底藏冷效应（左图）和海洋锅炉效应（右图）[27]
图2 海平面上升、全球温升高、黑色页岩和生物灭绝的对应关系[27]
重力分异不仅使地球质量向地心集中，而且使地球自转动能向地核集中。由于内核相对地壳地幔的差异旋转，太阳辐射达到最大值时使核幔角动量交换达到高峰，部分旋转动能转变为热能积累在核幔边界赤道区（此处核幔速度差最大，积累的热能最多）。超级热幔柱（羽）由核幔边界赤道热区升起，在海底赤道区喷发，加热了底层海水，并引发赤道和两极之间的海洋整体热循环，降低了赤道和两极大气的温差，使两极的海温和气温逐渐上升到冰点以上，消除了海洋藏冷效应的“冷源”，形成全球无冰温暖气候，产生晚白垩纪赤道海洋表层低温之谜（当时温度为摄氏21度，比现代低6.5度）。我们称这个过程为海洋锅炉效应。有证据表明，随着热幔柱喷发强度的减弱，近一亿年间海洋底层水冷却了摄氏15度，大气冷却了10~15度。这是典型的地、海、气相互作用。计算表明，一亿二千万年前形成翁通爪哇海台的海底热幔柱喷发，其释放的热量可使全球海水温度增高33度。有证据表明,在古新世末不到6000年的时间内大洋底层水增温40C以上。海底火山活动引发的深海热对流在全球气候变化中的作用不容忽视[28]。
图3 5个巨大火成区的体积比较示意图[27]
图4 中生代巨大火成区的全球分布[27]
图2 表明，120-55百万年前形成翁通爪哇海台、凯尔盖朗海台、德干暗色岩和北大西洋火山边缘的4次大规模海底火山喷发，与海平面上升、黑色页岩形成、大规模生物灭绝一一对应，白垩纪海平面上升的缺氧事件是大规模海底火山喷发的一个合理解释：原因之一是海水温度增高，海水中氧气含量降低（溶解度降低）。原因之二是，火山喷出物的燃烧消耗了一部分氧气。
目前地球轨道偏心率为e = 0.016722 ，近日点距离为1.4710×108km ，远日点距离为1.5210 ×108km[11]，日地距离在近日点相对减少3.3%，太阳能量密度在近日点相对增加6.6%，引潮力相对增加10%。
在偏心率最大时，e = 0.0571，近日点距离为1.41056×108km，远日点距离为1.58140×108km[11]，日地距离在近日点相对减少12%，太阳能量密度在近日点相对增加24%，引潮力相对增加36%。这是历次间冰期发生在第四纪地球轨道偏心率最大值时的原因[11，21]。
日月引潮力产生的地球形变，改变地壳的扁率和容积，是调制火山喷发的重要天文动力。马宗晋和杜品仁（1995）、郭增建等（1996）都指出火山活动的18.6年周期，与月球交点运动周期和月亮赤纬角变化周期相同[10，12]。濮培民给出了天体引力与气候振动中的准37年周期对应关系[29]。地球轨道运动的周期变化，不仅驱动气候变化，而且可能驱动地壳运动[30]和内能释放[2，3，8，14，16，21]。
综合研究构造运动与气候变化的关系，可能是地质学与气象学的一个切入点，仅靠大气和海洋系统解决不了冰期理论问题[14]。从大陆漂移到冰期理论，它们的结合使我们获得了许多更为深刻的认识。
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土耳其地震“震出”隐秘地层：地表100英里下惊现熔岩区域
美国得克萨斯大学奥斯汀分校的华军林（音译）博士在研究土耳其地下地幔的地震图像时，发现了地球的一个隐秘地层，位于地表以下100英里（约161公里）处的熔岩区域，至少覆盖了地球的44%。
地壳下隐秘的熔岩区域至少覆盖了地球的44%。
据报道，华军林在博士研究期间研究土耳其地下地幔的地震图像时，产生了寻找地球内部新层的想法。
由于对地壳下部分熔化岩石的迹象感到好奇，他汇编了来自其他地震台的类似图像，得到了一个全球软流圈（asthenosphere）的地图。
华军林惊讶地发现，软流圈存在一个以前不为人知的熔岩区域（molten rock），几乎涵盖了半个地球。
熔岩区域（molten rock）位于上地幔（upper mantle）的构造板块（tectonic plates）之下。
这个熔岩区域位于上地幔（upper mantle）的构造板块（tectonic plates）之下，形成一个软边界，使固体岩板能够移动。
以前的理论认为，这些构造板块的运动很可能是由地壳下面地球地幔中的熔融岩石的对流造成的。这个想法可以解释固体岩石板块如何在地表下无缝移动。
不过，华军林的研究显示，即使在熔体部分相当高的地方，它对地幔流动的影响也非常小。当他将熔岩地图与构造运动的地震测量进行比较时，发现没有任何关联。
论文共同作者、布朗大学的地震学家和教授Karen Fischer表示，这项工作很重要，因为了解软流圈的特性和它为什么变弱的根源，是了解板块构造的基础。
文/南都记者 陈林
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