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岩浆气象学{转摘}(2008-08-13 00:26:50)
(一)、岩浆地震论--地震发生的机制

 

   地震发生的机制,简而言之:地球飞快的自转与公转,导致地壳内部岩浆产生甩动与扰动,当黏稠沉重的岩浆与地壳内部凸起的地方产生磨擦、碰撞时,就会引发地壳的震动,甚至造成地壳断裂,这就是地震;因为岩浆时时刻刻都在甩动与扰动,所以大大小小地震无时无刻都在发生;至于地壳的断裂与地壳的移动,这全都是地震的结果,而非地震的成因。

    地球经过亿万年之运行,在岩浆不断喷发之后,内部已非全部札实之岩浆,而是有如一个蛋白、蛋黄被摇散,混杂着气体的鸡蛋,中心的蛋黄已经不复存在了。也就是说,地球外壳就像蛋壳一样,而地壳以下只有炽热的岩浆混合着水气与各种气体,地壳内部根本没有地核的存在。

科学家从来没有认真想过,数十亿年来,地球内部究竟喷出多少岩浆、喷出多少水气与空气,喷发出来的空间究竟由何种物质所代替?毫无疑问的,那就是:充满水气与气体的空间已经填补地球内部因喷发而产生的空洞。

1936年丹麦地震学家英格.雷曼女士认为地球内部存在有地核,地核的外壳是液状的,而内核是固态的。而美国华人学者AiminCao和他的同事也宣称:他们研究了1980至1999年间在太平洋南部发生的20次较大规模地震的资料,发现地震波通过地核时会发生的变化,因此证明地球确实有一个坚硬的、固体的核心。它的理由是:地震波在经过液体的地核外层时,其形态是密集波或谓P波(类似声波),进入地核内部后变成剪刀波或谓S波,穿过地核重新进入地核外层时再次变回成P波,因爲剪刀波在液态中是无法传导的。

这个实验其实是无法站得住脚的,因为,地球内部已经村在有许多气体空洞,地震波在经过液体的软流层,再通过气体空洞时,不论P波或S波都会受到组隔改由旁边之软流层传递,因此被误以为「进入地核内部后变成剪刀波或谓S波,穿过地核重新进入地核外层时再次变回成P波」。

纽约州立大学的文连星指称: 1993年和2003年,发生在南桑维奇群岛的两次强烈地震,根据在俄罗斯和吉尔吉斯境内的两座地震台的测量,发现2003年地震所产生的地震波,到达这两地的时间比1993年的地震快了39到70微秒。他认为这一现象显示位于地震震中和两座地震台直径的地核直径,出现了局部的扩展,换句话说,处于非洲中部地区下方的地核,正在不断的隆起。这个现象不但说明地核正在「增长」,而且还显示:地核的表面并不规则,有凸起也有凹陷。

文连星的推论一样犯了取样失真的毛病。因为,不同的地震,即使发生在同一个地点,其规模、方向的不同,自然有不一样的地震波。再者,岩浆内部存在着气体空间,地震波经过不同的气体空间,当然会有时间差,单单利用39到70微秒的时间差就来断定地核直径出现了局部的扩展,这是过于武断的推论。这也是现今地震科学家从未将地球演化的过程一并考虑进去,更没有想到地球在地壳硬化后,岩浆内部因地球的自转、地球绕太阳的公转、太阳系的自转、太阳系绕银河系的公转,而产生不同的离心力与向心力,导致比重最高、最重的物质是被甩在旁边,而非停留在球体中心。

地球自转的速度很快,在接近赤道的地方,时速高达1670公里,比音速还要快(音速每小时才1080公里);地球公转的速度更快,时速高达10万8千公里,接近音速的100倍。

地球自转的速度是从赤道到两极依次递减,大约在南北纬45-50度以上时,地壳与岩浆转动的速度渐趋近一致,但是到了极地,岩浆的转速又变得较地壳转速为快,显现出来的是,地球向东走,赤道附近的云层却往西走,而南北极附近经年纍月都有一个气旋存在(关于云层的产生,容后续再详述)。

因为地球内部岩浆是属于黏稠的软性物质,它不可能与地壳同步旋转,在接近赤道附近,地壳转动的飞快,岩浆却转动得较慢,于是软硬之间就造成奇特的现象,那就是:地壳与岩浆「相对上」是一个正转,一个反转,其正转与反转之间,无时无刻都在磨擦撞击。假设地壳内部硬质部分是平滑的,正转与反转之间磨擦是平顺而不会产生撞击,如果地壳内部硬质部分是凹凸不平的,正转与反转之间就会造成磨擦,甚至产生撞击而引发地震。

然而地壳下向地心的硬质层则跟地面一样,有高山有深谷,这个高山与深谷,并不是跟地表相对应。换句话说,地表的高山对应地底下向着地心的硬质层不是高山,相反的是向内凹陷的深谷;因海洋的地壳较厚,其地壳下向着地心的硬质层相对应是突出的高山。

为什么说海洋底下的地壳厚度最厚,而陆地底下的地壳厚度最薄?这个说法正好与现今地质学家所认知的完全相反。现今地质学家所根据的就是过去科学家推测的想法:「地壳是地球最外面的薄层,由各种岩石组成,分为大陆地壳及海洋地壳,厚度各地方并不一致,大陆地壳较厚,平均约为35公里,尤其是山区地壳最厚,系由硅铝层( sial)组成;海洋地壳较薄,平均只有6公里左右,分布在大洋的底部,由硅镁层( sima)组成。」

现今的科学家单单凭藉过去科学家的「推测与想法」,从未再做进一步的研究,就将「大陆地壳较厚、海洋地壳较薄」,奉为地球科学、地震学、地质学几近「真理」的重要数据,大家都利用这个未经证实的「推测与想法」来作为研究基础,难怪地震科学会停滞不前。

要确定大陆地壳是否较厚?海洋地壳是否较薄?其实非常简单。

首先从地球的诞生开始检查起,当地球从一团炽热的火球慢慢冷却后,地球外壳的成分固然会有些许差异,但就整体大面积来看,其差异性并不大,也就是说,盘古的大地并无任何海洋,地表纵使有高低不平,但是,任何地方的岩石,在成分上应该是大同小异的,这时候与其说地壳漂浮在岩浆上,不如说是地壳包覆着岩浆。

当第一滴水出现后,岩石的厚度就慢慢起了变化。

众所皆知,在自然界中,水是最佳、最天然的冷却物质,任何高温的物质经过水的冷却,温度立刻降下来,金属熔液是如此,火山熔岩亦复如此。当地球出现水塘后,水必然会往下渗透。当水份渗透到地壳下层时,岩浆当然会继续冷却硬化,如果水塘变成湖泊,水份的渗透力会更强,地壳下层受到冷却的面积会更大。当湖泊变成海洋后,水份的渗透力自然变得超强,地壳下层受到冷却的面积当然会更大、更深。相较于会大量渗水的湖泊、海洋,陆地因为除了雨水、河川之外,地面能够渗透到岩层下的水分毕竟非常有限,因此,地壳下的岩浆要变厚的速度就相当缓慢,也就是说,长时间下来,陆地的地壳凝固变厚的速度就没有海洋底下的地壳快了。

至于陆地地壳系由硅铝层( sial)组成;海洋地壳由硅镁层( sima)组成乙节,主要是陆地渗水量少,冷却速度慢,地表渗入之矿物质较少,使得岩浆凝固物质比较单纯,而海底地壳渗水量多,冷却速度快,渗入之矿物质也较多,使得岩浆凝固物质较为复杂之故。

水份渗透到地壳下层时,岩浆是否真的会继续冷却硬化?下面就是一个注水会使得岩浆硬化的实例。

1961年美国克罗拉多州丹佛一家兵工厂,为了处理废水,挖了一口3671米的深井,以加压的方式将废水打入地下,1962年3月开始注水,才短短的一个月,当地就开始出现小地震,随后因水压过高而暂停注水,令军方人员纳闷的是,暂停注水地震也跟着歇息,而后再度注水,地震又再度出现,后来因为居民的恐慌,军方只好从善如流,封闭该水井。为什么水井注水会诱发地震?这是现今科学家一直不解的问题。

然而,只要运用本人首倡的「岩浆地震论」,这个疑问就可以迎刃而解了。其实最简单的道理就是:当水井加压灌注废水下去后,废水很容易渗透到地壳下,让底下半凝固的地幔迅速凝固,顿时在水井下的地壳内出现一根椎状岩柱,这一根椎状岩柱在原本平滑处突然「一柱擎天」,成为岩浆流动、扰动的障碍物,「岩浆浪头」在流动、扰动时必定会碰撞到,因此就会诱发地震。(关于诱发地震将在后面专章详述)

除此之外,要判断地壳何处最厚,何处最薄?只要检视全球地震深度就可以一清二楚了。根据全世界地震资料显示,只要发生在海底的地震,其测得之震源深度多数在30公里以上,而发生在陆地的地震,其深度多数在30公里以下,其关键点就是岩浆摩擦、碰撞地壳之处,海底与陆地各有不同:海底地壳厚,地壳下缘距地表远;而陆地地壳薄,地壳下缘距地表较近之故。在地震分类上,浅源地震大约为0~70公里、中源地震大约为70~300公里、深源地震大约为300~700公里。

在此之前,全世界的科学家都认为海底的地壳比陆地地壳要薄,大约只有7-10公里,如果照着这个逻辑来看,既然海底地壳只有7-10公里,而每次发生在的地震震源又都超过30公里以上,甚至有些在500公里以上,那么,地震就应该确定不是发生在地壳的岩盘上了,反而都是在地幔中碰撞、在地幔中挤压、在地幔中断裂了?地幔是半凝固体,要如何碰撞、如何挤压、如何如断裂?如此细细推敲,就可以发现:过去专家学者赖以所本的「海底地壳比陆地地壳要薄」的说法完全是错误的。

然而,现今科学家仍然执迷于海洋地壳最薄,陆地地壳最厚,甚至由美国、日本、中国以及12个欧盟国家携手参与,目前仍在积极进行的「地心探测计划」,他们就是认为海洋地壳最薄,所以斥资6亿美元建造「地球」号深海钻探船,要以一年多的时间,在太平洋海底下钻出一个5公里深,穿透地壳达到地幔的深洞,以便取得岩石和岩浆样本,进而了解地震的原因,并分析地层中,地球气候变化历程的记录,同时也想了解地心深处是否有生命存在。

这个计画目前仍如火如荼的进行,唯本人认为即使穿透5公里深的地壳,甚至加倍至十公里,整个计画还是无法钻到地幔,因为钻探的地点是地壳最深的海底,地壳最薄也要超过50公里,甚至100公里。当初进行这个计画时,如果选定的地方是吐鲁番窐地,则可以事半功倍矣。

地表陆上有山川有湖泊,有高原有平地,海洋底下也有平原、有洋脊、有深沟,由于陆地地壳较薄,海底地壳较厚,那么,呈现在地壳下向地心的部分,自然会出现如地表的高山、平地、深沟。一般而言,平原下面地壳下向地心的部分对应的是平原;沙岸至平原下面地壳下向地心的部分,对应的是:平原下较薄,往海底较厚的斜坡平原;高山下面地壳下向地心的部分,对应的是:向内凹陷的高原;岩岸与大海间下,对应的是:高原突然陡升的高山,这个地方高低落差最大;海洋深处下对应的是高度极高的高原;如果是海沟,岩盘下对应的是崇山峻岭;如果是深海中的洋脊,岩石下对应的是高原上的凹谷。

    因为地壳厚度不一,地壳内地壳向地心的部分,部呈现出来的是凹凸不平的环境,特别是山脉高耸的岩岸,突然连接大海,最明显的例子就是环太平洋地区,从太平洋东岸开始,沿着绵长高峻的安第斯山脉和洛几山脉,经过阿拉斯加和阿留申群岛,再在太平洋西岸,从堪察加半岛开始,向南经千岛群岛、日本群岛、硫球群岛、台湾、菲律宾群岛直至印度尼西亚所构成的大岛弧,另一个由新畿内亚往东连接南太平洋中的诸岛屿。这些地区共同的特点就是「山脉高耸的岩岸,突然连接大海」,因为陆地和海洋渗水度不同,而使得地壳岩层出现极大的高低落差,这种高低落差非常大的地壳内部,就给了「岩浆浪头」流动、扰动最佳的撞击点,这也就是全世界约八成的地震都集中在这个地带的缘故。其实这跟板块完全无关,因为板块的划定是以地震发生发生频繁度来作为依据,这充其量只不过是事后诸葛亮而已,根本不能拿来作为地震研究用。

至于从青藏高原向西,经帕米尔高原、伊朗高原、小亚细亚和高加索山,到欧洲南部阿尔卑斯山系和地中海沿岸;或从青藏高原东部的横断山脉向南,经缅甸到印尼苏门答腊等地震带,一样是地表出现极大的高低落差,导致地壳内部必然也是高低落差极大,亦即地壳下连接地幔的表面不是平滑的,而是有如高山深谷一般,当「岩浆浪头」流动、扰动经过时,就很容易发生碰撞引发地震。

岩浆流动、扰动究竟是如何撞出地震?

如前面所述,地球内部最外面是数几公里到二、三百公里的坚硬地壳,往下薄薄的一层,是界于地壳和岩浆的半凝固地幔(也称为地函),这一层地幔的厚度,充其量只有一公里,甚至只有几百公尺而已,再往里面则是炽热的岩浆,岩浆内包含着充满水气与空气的坑洞。岩浆因为地球飞快的自转与公转,甚至受到太阳与月球引力的影响,岩浆无法与地壳同步旋转,在赤道附近,地壳转的快,岩浆转的慢,在南北极附近,地壳转的慢,岩浆转的快,这一快一慢之间,「岩浆浪头」与地壳就会发生摩擦。大家不防做个简单的实验,就是用杯子泡一杯咖啡,上面滴一点奶精做记号,当你转动杯子时,就可以发现:杯子转动时里面的咖啡虽然也会旋转,但,杯子与咖啡转动的速度完全不同。如果杯子转动的够快,咖啡就会形成一个漩涡,中央与台风眼无异。这就可以很清楚可以知道,地壳内的岩浆是无法与地壳同步旋转的,「岩浆浪头」与地壳发生摩擦、碰撞是无可避免的。

如果「岩浆浪头」流动、扰动的地方是地壳内的平原,那么什么事都不会发生,如果「岩浆浪头」流动、扰动的地方是地壳内起起落落的丘陵地,那么有可能会发生轻微的碰撞,也就会引发小地震;如果「岩浆浪头」流动、扰动的地方是地壳内的平原到凸起的高山,那么碰撞是在所难免了,引发地震是必然的结果。

至于「岩浆浪头」的流动、扰动并不是如何水流动那么单纯,「岩浆浪头」会受到地球的自转与公转,甚至受到太阳与月球引力的影响,而有时候静如处子,有时候动如脱兔,有时候波涛汹涌,有时候变得滔天巨浪,甚至出现漩涡打转,不一而足。因此,「岩浆浪头」摩擦、碰撞地壳的情形也不一致。

而地球上环太平洋地区,都是山脉高耸的岩岸,突然连接大海,其地壳与地幔间的地形,无异是高原上突然连接崇山峻岭一样,高低落差特别大,当然是「岩浆浪头」流动、扰动的障碍物,这些地区地震频繁,自然无足为奇了。

地表或海底高低落差大的区域最容易发生地震,但是,并不是每次「岩浆浪头」经过此地就一定会造成地震。整体岩浆在地壳内流动、扰动的过程中,会伴随空洞,也就是说,地壳内并不是完完全全都是充满着岩浆,就如同海水一样,岩浆在地壳内流动、扰动的过程中,也会起起伏伏,当岩浆下降的时候,地壳下便会出现一个坑洞,这个坑洞很可能马上被下一波岩浆所填满,这个坑洞也有可能要过一些时候,才被下一波岩浆所填满。下一波岩浆的最前头就是「岩浆浪头」。黏稠厚重的「岩浆浪头」带有很强大的冲击力。

在正常情况下,岩浆如果没有下陷,密集的岩浆全部与地壳贴着运行,没有所谓的空隙与高低落差,自然不会产生严重的摩擦或撞击,当然不会发生地震。然而,岩浆在流动、扰动的过程中,除了会将空气 水气搅和在一起外,它还会起起伏伏,当岩浆下陷时,就会形成一个坑洞,这个坑洞就会给下一波「岩浆浪头」有冲撞地壳的机会。不过,下一波「岩浆浪头」要冲撞地壳,也要看「岩浆浪头」的方向走势而定。

以台湾为例,绝大多数的山脉是南北走向,海岸线也是南北走向,这就意味着,「地壳内部的山势」也是南北走向,如果有一波「岩浆浪头」自北往南或自南往北流动、扰动,因系「顺势」,要碰撞到「地壳内的山势」机会不大,因此,引发地震的机率就不会太高。相反的,如果有一波「岩浆浪头」自东往西或自西往东流动、扰动,因为这是「冲撞势」,横的走向要碰撞到「地壳内部的山势」机会大增,引发地震的机率就大大提高了。这就是「岩浆浪头」与「地壳内的山势」交叉角度问题,交叉角度越是成90度,地震发生率越大。

除了交叉角度问题外,「岩浆浪头」行进的速度也关系着地震的大小,如果「岩浆浪头」行进的速度非常快,摩擦与撞击力道当然会变得很大;如果「岩浆浪头」行进的速度非常慢,岩浆是莲步轻移的话,摩擦力道自然会变得很小,撞击的力道跟着变小了。

此外,岩浆坑洞面积大小不一更要考虑,岩浆坑洞面积大小不一,小面积可能只有一个足球场大小;大的话,可能有半个台湾大。岩浆下陷如果产生大面积的坑洞,下一波「岩浆浪头」的体积也会跟着加大,其后续可能带来的地震灾害自然不能小觑。

影响地震规模大小还有一个要素,那就是:要检视「岩浆浪头」的运动方式是「平滑移动式」,或是「波涛滚动式」。「平滑移动式」的运行较为温和,它是碰撞、摇动而已,引发的地震是左右摇晃,带来的灾害较轻微;「波涛滚动式」的移动,对地壳而言,它是上下冲撞的,对大地的震动是上下形式,酿成的灾害最大。

传统科学家对地震的说法是认为:「地球内有一种推动岩层的应力,当应力大于岩层所能承受的限度时,岩层就会发生错动,地震错动的起始点称之为震源,震源在地表的投影点叫做震央。」根据这个说法,地震是从一个点引发的,事实是如此吗?当然不是,因为,「岩浆浪头」的体积很大,它同时拍打、撞击的地壳面积也很大,因此,我们可以计算地震范围的中心点,却不可以认定中心点的震度最大,这也是地震专家经常纳闷,何以某些地方的震度高于震央的缘故。

发表于 2007/12/30 22:58

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