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地震是地下物质在高压作用下涌动产生的[原创]

地震是地下物质在高压作用下涌动产生的
马龙
北京市海淀区永定路56号  邮编 100039
文摘：基于强烈地震具有一个呈单一点状震源的事实，提出强烈地震是地壳中的固态岩层在高温高压作用下，转化为具有涌动性的岩层，随着地下涌动性岩层所受的压力愈来愈高，体积也不断扩大，当能量的积累超过一定限度时，大量呈涌动状态的物质在高压作用下如同火山爆发似的朝着压力较低处迅速涌动，造成对地壳深处岩层的持续强烈冲击，振动波传至地面，就产生了强烈地震。
关键词：涌动性岩层；强烈地震；涌动冲击.
关于地震的成因，正统的观点认为：地壳内存在一种推动岩石的巨大力量，称为地应力。在地应力作用尚未超过岩石的弹性限度时，固态的岩石会产生弹性变形，把能量积累起来；当地应力作用超过固态岩石的弹性限度时，就会在那里发生破裂或破裂带，或使那里原有的破裂带重新活动起来，将积累的能量急剧释放出来，从而引起地震。
地震活动的特点是：具有一个体积不是很大的震源；所积累的能量即可以巨大到令地动山摇，也可微弱到让人毫无感觉；在强烈地震发生的前后往往伴随着许多小地震或余震，有时在强烈地震发生前还会出现地声和地光。根据地震所具有的以上特点，如果地震能量是通过固体状态的岩石弹性变形方式积累的，那么，有实验表明，一个强烈地震向外释放出的能量，已经远远超出了体积不是很大的震源材料通过弹性变形所能积累的能量极限，其地应力作用更绝对超出了任何一种固体材料的弹性限度，为什么震源不通过一系列较小的地震活动把积累起来的能量分批释放出来呢？难道震源附近的材料强度都更高，足以承受一次甚至几次强烈地震所具有的地应力作用，只有震源处较脆弱；而与此同时，震源附近的岩层在发生强烈地震时又会产生大范围震动和断裂，在发生强烈地震前震源附近的岩层也可以出现一系列微震或弱震，表明震源附近的材料强度同样都脆弱不堪，根本经受不了比所发生的强烈地震还要低的微震或弱震所具有的地应力作用。如果强烈地震的能量还有来自远离震源几十公里以外处的大体积固体岩石弹性变形积累的能量，则震源应随震级的提高而趋于多点的长带状分布。即使地震所积累的能量很少，震源也不应该呈单一的点状，但我们从未发现强烈地震能够多地点同时爆发，难道造成地动山摇那么巨大的应力是完全集中于一点的？
事实上，即使是人工精心生产的弹性材料和装置，其在超高压作用下通过弹性变形积累的能量密度也是非常低的，这也是直到今天人类还没有研制出高效储能装置的原因之一。天然岩石即使全部是清一色的优质弹簧钢，如果不经过极其精心的设计加工和组装，其通过弹性变形积累的能量，在释放时也根本不可能在地下长时间地产生多次往复震动。如果地震是固体状态的岩石发生破裂造成的，则其破裂时间只能用瞬间来描述，即使是大体积的岩石多处发生破裂，岩石材料的性质决定了破裂只需很短的瞬间就已完成。固体状态的岩石发生破裂造成的震动应该跟一次大爆炸产生的震动类似，不可能像地震那样长时间地高频低幅，以至于时间能够超过十秒以上。山体大塌方造成的震动可以延续较长时间，但那是山坡较长的缘故，地壳深层岩石在地震时难道是沿破裂带作远距离滚动运动的？此外，地壳深层的岩石并非弹性极好的单一材料，当地应力作用超过岩石的弹性限度时，由于地壳深层岩石的非单一性，它所积累的能量会优先以部分材料非弹性变形的形式释放出来，不可能成为强烈地震。地应力作用越强，受到地应力作用的范围就越大，也就会有更多地方的岩石发生非弹性变形，将能量释放出来。在地应力作用远远超过岩石的弹性限度，早已经巨大到令地动山摇的情况下，地壳深层的岩石材料在强烈地震爆发前那段时间，为什么不在地应力作用下随着震级提高成比例关系地产生非弹性变形呢？难道有一种超自然的外力作用，不让震源附近的岩石材料缓慢变形，却允许呈单一点状的震源在一个特定的时间开始作高频低幅强烈震动。事实上，双重的真理标准在自然界中并不存在，地壳深层的岩石材料在地应力作用下会不断地产生非弹性变形，随时将岩石材料发生弹性变形积累的能量不断地释放出来，绝不可能在受到超过岩石材料弹性变形应力的作用时不发生变形，高山、高原的崛起就是岩石材料弹性变形积累的能量不断释放的证明。
那么，强烈地震的震源为何呈单一的点状呢？试验表明，固态的岩石材料在较高的压力下，可以象液态物质那样具有涌动性，笔者认为：地壳中的岩石材料由于具有多样性，其在压力作用下的变形蠕动速度也将具有多样性，其中一些地层由于岩层的完整性较差，在较高压力的作用下，会使该岩层处于一种可涌动状态，但由于地层的密封作用，这类具有涌动性的岩层只能象存在于地下湖泊或大江那样，呈静止或极缓慢地运动状态。不难理解，地壳内部任何一点作用于涌动性岩层上的压力作用，都会沿着涌动性岩层象液压传动那样传递出去，并使得涌动性岩层能够储存一定的能量。虽然涌动性岩层所积累的能量密度也不高，但是，由于涌动性岩层的体积可以非常巨大，其储存的能量总量就会非常巨大，一旦地层的密封作用（通常是位于破裂带附近）被涌动性的岩层如同洪水决口般的涌动起来，则在该处产生的冲击会及其强烈，造成的地震自然也就可以令地动、使山摇了。
强烈地震爆发点所释放的能量密度极高，其能量密度之大，远远超过了震源处各种物质发生化学反应或物理变化所具有的能量密度，是涌动性岩层将大面积的地应力作用传递到强烈地震爆发点处释放的结果。
必须强调，具有涌动性的岩层是在地壳内部的高压作用下才出现的，在地壳板块的边缘处，也即在地壳破裂带上，局部岩层受到的压力作用相对较高，再加上破裂带上岩层完整性较差，在较高压力的作用下，使地下的大量物质处于一种可涌动状态。
随着地壳板块运动造成破裂带受到的压力上作用愈来愈强，造成破裂带上受到的压力作用愈来愈强，于是，具有涌动性的岩层的面积会逐步扩大，造成地下若干个相互分离的、较小的涌动性岩层在压力的作用下相互连通，孕育成一个更大的涌动性岩层，在孕育成一个更大的具有涌动性的岩层过程中，还有可能造成一系列微震、弱震的发生。因此，一个地区的周边如果发生一系列微震、弱震，并不一定表明该地区的地震能量得到了充分的释放。
如果微震、弱震造成地下若干个相互分离的、较小的涌动性的岩层在压力的作用下相互连通，孕育成一个更大的涌动性岩层，则意味着地震能量在更大范围内的汇聚。随着地下具有涌动性的岩层体积的不断扩大，涌动性岩层中积累的能量密度也愈来愈大，这意味着其一旦向外释放能量，产生的震动和冲击也较大。
当岩层中具有涌动性的物质的总量不断加大，压力值也愈来愈高，能量积累到超过一定程度时，大量具有涌动性的岩层如同火山爆发似的在地壳深处岩层内迅速涌动，涌动造成对地壳深处岩层的持续强烈冲击，于是，强烈地震就发生了。
强烈地震的持续时间要比火山爆发短的多，是因为强烈地震是发生在地下岩层深处，地下岩层深处的环境状态使物质涌动的距离受到很大限制，不可能像火山爆发持续很长时间。在强烈地震发生时人们测量到的呈单一点状的震源，仅仅是大量呈涌动状态的物质迅速涌动的爆发点，地下岩层深处的强烈地震的能量源体积要比震源体积大的多。因此，强烈地震积累起来的能量密度，可以远远超过震源处物质发生化学反应或物理变化所具有的能量密度。
如果地壳深层物质没有从固态转化为可涌动状态，则产生的地壳变动仅仅是固态或液态物质热胀冷缩或断裂引起的变化，即使地壳深层岩石全部是单一的优质弹簧钢，一个体积不是很大的震源也只能产生微不足道的震动，只能形成微震或弱震，不可能形成强烈地震。
2004年1月30日修改于北京