地震成因探索

兰进胜 齐乃娟

（1.济南市人防建筑设计研究院有限责任公司，山东济南 250000；2.山东建科建筑设计有限责任公司，山东济南 250000）

0 引言

海西运动是全球陆壳聚合形成超大陆的过程。志留纪末至泥盆纪初，冈瓦纳大陆并未发生明显漂移。泥盆纪晚期，全球海平面大规模升降，发生泥盆纪生物大灭绝；早石炭世全球巨大海侵，晚石炭世海平面波动仍比较频繁；晚石炭世至早二叠世，全球气温显著降低，发生长达50Ma 的大规模冰川活动。冰川消融后的“晚二叠世和早、中三叠世”，全球大陆干旱广布。二叠纪末，潘基亚超大陆形成，发生二叠纪生物大灭绝。三叠纪末，潘基亚超大陆转向裂解，发生了古阿尔卑斯运动和三叠纪生物大灭绝，许多大型鳄类灭绝；侏罗纪起，全球范围内的海侵开始扩大[2]。白垩纪末，冈瓦纳次超大陆裂解，全球生物大灭绝，在地球生活超1.5 亿年的非鸟类恐龙全部灭绝，新阿尔卑斯运动开始，大西洋开启，古地中海渐趋萎缩，印度异常高速漂移[3]。

1 技术背景

2000 多年前，亚里士多德提出“力是维持物体运动的原因”，即“凡是运动的物体，一定是有力在驱动它”。这个“想当然”的错误观点，统治了人们近2000 年，直到16 世纪伽利略提出反对,提出“力不是维持物体运动的原因”，后来牛顿提出“力学三大定律”。

可是今天的人类、今天的固体地球物理学，再次“想当然”地认为“地壳运动，一定是有力在驱动”，例如“地幔对流驱动论”，之后又延伸出“海底扩张说”和“板块构造说”。“力不是维持物体运动的原因”和“力学三大定律”被人们遗忘。

“板块构造说”认为，“板块边界”易破裂，因此地震频发；而材料力学认为，材料（岩石）的破坏规律遵循“强度理论”（最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、形状改变能密度理论），材料总是在“危险截面”“危险点”处破坏（拉、压、剪切应力集中的部位，与是否为“材料边界”没有关系）。可见，“板块构造说”与材料力学存在分歧。再者，如果是离散的“边界”，不可能产生碰撞或破坏。“板块构造说”被人们广泛接受，而导致材料（岩石）破坏的“强度理论”却被严重忽视。

2 “地幔对流驱动论”

一般认为，地壳运动的驱动力是地幔对流，现阶段地壳运动“速度逐渐变慢”，是因为地幔对流的速度变慢；在地壳运动快速的时期（如印度在60Ma 异常高速漂移），是因为地幔对流的速度快。

如果说现阶段缓慢的地幔对流就可驱动地壳运动，那么根据牛顿第二定律F=ma，现阶段的地壳运动速度应该更快。根据牛顿第一定律可知，高速运动的大质量物体（如高速漂移的印度），即使没有任何驱动力，也不会立刻停下来，而是会因惯性继续运动。

物体“速度逐渐变慢”是因“动力减弱”？现实中“速度逐渐变慢”的冰壶、火车、船舶等，并非是“动力减弱”导致，它们“没有驱动力”，只有阻力。综上可见，“地幔对流驱动论”无法自圆其说。力不物体运动（地壳运动）的必要条件，即力不是维持物体运动的原因。

3 地震学研究的几个误区

误区一，认为地壳运动一定存在“正在作用的驱动力”（例如“地幔对流”），忽略了“力不是物体运动的必要条件”（力不是维持物体运动的原因）。

误区二，认为“材料边界容易破坏”，这与材料力学的“强度理论”存在分歧。

误区三，认为陆壳是缓慢聚合、缓慢裂解的，忽略了陆壳快速裂开、快速聚合的可能。

误区四，认为引发陆壳聚合和裂解的力是同一种力，忽略了是两种力的可能。

误区五，更多关注的是地壳的离散和汇聚，忽略了地壳“水平转动”的情形。

误区六，非常重要的因果关系没有弄清楚：是力引发了地壳运动，还是地壳运动产生了力？是地幔流动、俯冲引发地壳运动，还是地壳运动引发地幔流动和俯冲？

误区七，没有将地震成因与造山运动、陆壳分合、冰川消长、古气候变化、古生物演化、生物大灭绝等问题结合起来分析。

4 水平转动

水平运动有3 种运动形式（一个刚片在平面内有3 个自由度[4]）：上下移动、左右移动、水平转动。

陆壳可在力矩或力偶矩作用下产生水平转动[5-6]。水平转动可产生水平扭力，水平扭力产生“线性分布”的水平剪应力。地壳水平转动很少被关注。

5 “陆壳膨裂”与“陆壳聚合”猜想（陆壳运动的动力机制）

泥盆纪末，陆壳逐渐由聚集转为熔合，漂移速度开始由快减慢；超大陆或次超大陆的开裂是瞬间的，即“陆壳膨裂”现象，或因温度应力；“陆壳聚合”或与地球转动以及万有引力有关；引发“陆壳聚合”和引发“陆壳膨裂”的力，是两种力；“聚合力”很小，是持续作用的；“膨裂力”极大，是瞬间作用的，“膨裂力”远大于“聚合力”。根据动量定理Ft=Δmv 可知，“作用力很小，但作用时间足够长”或是“作用时间极短，但作用力极大”，都可使物体产生巨大动量。

陆壳分合（陆壳运动）使地壳产生不同步运动。本文中的陆壳运动、地壳运动，如无特别说明，均是指不同步运动。地壳运动主要由陆壳运动（陆壳分合）引发，“陆壳运动的动力机制”也是“地壳运动的动力机制”，“陆壳运动的规律”也是“地壳运动的规律”。

据古地磁分析，印度北东漂移始于白垩纪末（印度异常高速漂移），印度漂移“速度逐渐变慢”，且逆时针旋转，像一只“左旋的冰壶”。对冰面上“左旋的冰壶”进行受力分析发现，冰壶上并没有“正在作用的驱动力”，冰壶运动是因为惯性。因受阻力，冰壶速度逐渐变慢。

白垩纪末，全球生物大灭绝，“身高高”或“体型大”的陆地动物几乎全部灭绝（质量越大、高度越高、刚度越大，则地震作用越大[7]），非鸟类恐龙全部灭绝；新阿尔卑斯运动开始，大西洋自南向北快速开启，印度向北东异常高速漂移，且速度逐渐变慢。

白垩纪末，大西洋和印度洋快速开裂并扩张，开裂裂缝正好位于冈瓦纳次超大陆的中部，这与温度应力引发“陆壳膨裂”的猜想非常吻合，如图1 所示。温度应力引发“陆壳膨裂”猜想的依据：陆壳体量足够大、脆性材料、开裂裂缝位于陆壳中部区域、开裂后初速度极快，且“速度逐渐变慢”。

图1 澳大利亚、印度因“膨裂力”产生转动原理示意图

大体量露天建筑如果未设置伸缩缝，温度应力将导致其开裂。“陆壳膨裂”相当于建筑设置了伸缩缝（不再膨裂）。不同的是，露天建筑的基础固定在地基上，而陆壳漂浮在地幔软流层上。

只有超大陆或次超大陆才有可能发生“陆壳膨裂”。膨裂力（引发“陆壳膨裂”的温度应力）仅瞬间作用于陆壳，不作用于洋壳（洋壳不膨裂）。膨裂力的作用时间极短（t ＜1s），但由膨裂力引发的惯性力[8]的作用时间可以持续数千万年甚至上亿年。

冈瓦纳“陆壳膨裂”瞬间，地震加速度（主要为水平加速度）估计为50 ～100g。加速度估计依据：地震加速度足以灭绝陆地恐龙，但不足以灭绝鳄类（水中的小型鳄抗震有优势）。

现阶段，地壳运动速度逐渐变慢（被误认为是“地幔对流”或“海底扩张”放缓了，动力减弱了），说明地壳运动的加速度为负值，这个造成地壳运动负加速度的力，即本文所说的“惯性力”。“惯性力”实际为阻力，而并非动力。现阶段（膨裂阶段）的地壳运动没有“正在作用的”驱动力。

“陆壳膨裂”理论不同于地球膨裂、地壳膨裂、洋壳膨裂等理论，“陆壳膨裂”仅指由膨裂力（引发“陆壳膨裂”的温度应力）直接引发超大陆或次超大陆瞬间崩裂的现象。以东非大裂谷为例，非洲不属于超大陆或次超大陆，其开裂是因膨裂惯性（惯性力），而非膨裂力直接引发，故不属于“陆壳膨裂”。

6 冈瓦纳“陆壳膨裂”的“七个结论”

以瞬间作用的“膨裂力”垂直于“膨裂裂缝”的原则，对各陆壳受力分析或对冈瓦纳“陆壳膨裂”模拟，可导出“七个结论”。（1）南美洲向西偏南漂移，且顺时针转动；（2）印度向北东漂移，且逆时针转动；（3）澳大利亚向东漂移，且逆时针转动；（4）南极洲向西南漂移；（5）非洲向北东漂移；（6）北美洲向西北漂移；（7）格陵兰岛与欧亚大陆分离。补充说明：南美洲近似一个直角三角形，其直角角点的轨迹是西偏南，而其北侧锐角角点的轨迹是西偏北。

6.1 现阶段的陆壳转动及转动原因分析

现如今全球超过半数的地震与陆壳转动有关。南美洲、印度、澳大利亚等陆壳转动明显。南美洲、印度、澳大利亚转动原因如下。

（1）南美洲北端受北美洲约束，南端受南极洲向西南的拉力，使南美洲产生顺时针的定轴转动（非规则的定轴转动）。

（2）如图1 所示，印度逆时针转动是因受到来自澳大利亚的偏心力（与F1 大小相等、方向相反），可用“力的平移定理”解释：澳大利亚作用在印度上的偏心力可以从原作用位置平行移至印度的质点，欲不改变该力对于印度的作用效应，则必须在该水平面内附加一力偶，其力偶矩等于原力对印度的质点之矩。

（3）如图1 所示，澳大利亚同时受印度向西南的作用力F1（与印度所受偏心力大小相等、方向相反）和南极洲向东北的作用力F2（膨裂力），F2 更大，依据“力的平行四边形法则”，将F2 沿着与F1 平行的反方向分解，可得出，澳大利亚等同于受一个向东的力和一个逆时针的力偶。

6.2 现阶段的陆壳运动与“七个结论”吻合

南美洲发生了顺时针扭转，且至今仍在发生顺时针扭转的证据：环太平洋地震频发、弧线形的小安的列斯群岛、东太平洋海丘的形状、渤海湾的形成和华北岩石圈减薄、郯庐断裂带等。

澳大利亚发生了逆时针扭转，且至今仍在发生逆时针扭转的证据：豪勋爵海丘的形状，克马德克海沟、汤加海沟和新西兰岛的形成，其周边大地震频发等。

印度发生了逆时针扭转，且至今仍在发生逆时针扭转的证据：印度的漂移轨迹，卡尔斯伯格海岭和东非大裂谷的位置、形状，印度东部海域大地震频发，印度周边如海原、汶川、巴基斯坦、阿富汗等大地震的发生等。

南极洲至今仍有向西南的膨裂动能：大西洋-印度洋海岭、太平洋-南极海岭、智利海岭；（均为拉应力危险截面）

非洲至今仍有向北东的膨裂动能：大西洋中脊及其中脊裂隙、罗曼什海沟，土耳其、意大利等地震频发。

北美洲至今仍有向西北的膨裂动能：阿留申弧、北美洲西海岸地震和火山频发。

由此可见，“七个结论”与现实情况吻合。现阶段的地壳运动主要是因冈瓦纳膨裂的惯性，也可以理解为，现如今绝大多数的构造地震为白垩纪末“陆壳膨裂”地震的余震。

这“七个结论”可用于分析全球岩石圈的受力情况。现如今几乎全球所有构造地震的成因，宏观上都可用这“七个结论”来分析或解释（由运动分析受力，力的“危险截面”地震频发）。例如，“南美洲向西偏南漂移，且顺时针转动；印度向北东漂移，且逆时针转动；北美洲向西北漂移”是我国构造地震发生的主要原因。“非洲向北东漂移”是土耳其、叙利亚、意大利等构造地震发生的主要原因。

陆壳运动引发地壳运动、洋壳俯冲，是地幔流动、地幔喷涌的根本原因。并非俯冲、地幔流动引发地壳运动，而是地壳运动引发俯冲、地幔流动或喷涌。

7 “陆壳膨裂”与“陆壳聚合”猜想印证（陆壳运动的规律）

陆壳运动遵循如下时序步骤：超大陆或次超大陆阶段→转折点A →“陆壳膨裂”阶段→转折点B →“陆壳聚集”阶段→转折点C →“陆壳熔合”阶段→转折点D →超大陆或次超大陆阶段→转折点A →“陆壳膨裂”阶段……

“转折点”通常伴随着超大事件的发生，如地壳剧烈运动、海陆变迁、大规模地震、火山熔岩喷发、气候变迁、生物大灭绝等。转折点A，因温度应力引发的“陆壳膨裂”现象，如三叠纪末、白垩纪末；转折点B，“陆壳聚集”产生热量，冰川活动，如奥陶纪末；转折点C，“陆壳熔合”产生热量，大规模冰川活动，陆壳聚合开始由快变慢，海洋开始出现大规模的波动,如泥盆纪末；转折点D，“陆壳熔合”的基本结束，全球炎热干旱，冰川消融，超大陆形成，会有超大灭绝事件发生，如二叠纪末。

“聚合力”很小，是持续作用的；“膨裂力”极大，是瞬间作用的。这种“动力机制”决定了陆壳的漂移速度，在“陆壳膨裂”阶段和“陆壳熔合”阶段（膨裂后和熔合时）持续减小，在“陆壳聚集”阶段（聚集时）持续增大；陆壳漂移速度的峰值出现在“陆壳膨裂”的初期和“陆壳熔合”的初期。

“陆壳分合”的各阶段会有叠合，例如，侏罗纪既处于潘基亚超大陆的“陆壳膨裂”阶段，又处于冈瓦纳次超大陆阶段；泥盆纪末期既处于“陆壳聚集”阶段，又处于“陆壳熔合”阶段（聚集和熔合现象并存）。

“陆壳膨裂”阶段初期（膨裂的瞬间）和“陆壳熔合”阶段的初期，是陆壳漂移速度的峰值。例如，印度在60Ma 异常高速漂移（“陆壳膨裂”早期），且速度逐渐变慢（系因惯性和阻力，被误认为是“地幔对流”放缓了）；泥盆纪晚期全球海平面大规模升降，早石炭世全球巨大海侵（大规模“陆壳熔合”初期）。

三叠纪末“陆壳膨裂”猜想的证据。（1）三叠纪是超大陆形态，侏罗纪古地中海开启，白垩纪之后古地中海才趋渐萎缩；（2）三叠纪末潘基亚超大陆转向裂解，发生了古阿尔卑斯运动和三叠纪生物大灭绝，许多大型鳄类灭绝；（3）侏罗纪起，全球范围内的海侵开始扩大，但海侵没有影响到亚洲中部、东部；（4）从世界地形图看，地中海-拉布拉多海-巴芬湾自东向西呈“线”形，与“陆壳膨裂”形成的大西洋形态相似；（5）拉布拉多海的开启早于北大西洋的开启[9]。

8 力与运动（“陆壳分合”的原因）

地壳运动可引发地壳碰撞或裂解，地壳碰撞或裂解也会引发地壳运动。地壳运动可产生力（惯性力），力（膨裂力、聚合力）也可引发地壳运动。

受力平衡的物体必然静止或匀速直线运动；静止或匀速直线运动的物体也必然受力平衡。地球运动轨迹为螺旋线，说明地球、地壳所受合外力不为零，地壳主要受万有引力，并受转动转矩影响，即“陆壳聚合”是因地球转动和万有引力，“聚合力”始终存在。地球地壳呈洋、陆分布，洋壳薄，刚度小，转矩小；陆壳厚，刚度大，转矩大。在地球转动和万有引力引发的离极力和潮汐力作用下，总是会造成：（1）地壳不同步漂移（陆壳和洋壳转矩不同）；（2）全球陆壳在赤道附近聚合成超大陆（聚合力）；（3）赤道附近的地壳偏厚（或为早期陆核的成因）。

“聚合力”很小，是一直存在的；“膨裂力”极大，是瞬间的。“膨裂力”远大于“聚合力”，所以在“陆壳膨裂”阶段，“聚合力”的作用并不明显。

“陆壳膨裂”的瞬间是因“膨裂力”触发运动，膨裂后因惯性运动引发惯性力。膨裂力的作用时间极短（t＜1s），但由膨裂力引发的惯性力（拉压弯剪扭）的作用时间可以持续数千万年甚至上亿年。南桑威奇群岛陆壳的质量相对较小、惯性小，但仍常会发生深源地震。

现阶段（膨裂阶段）的地壳运动没有“正在作用的驱动力”。力不是维持物体运动的原因。

补充：刚度通常与材料的形状和材特性有关，地壳如果整体足够厚，整体刚度足够大，则不会发生“陆壳分合”，不会产生不同步运动，也不会发生地震。

9 “危险截面”的分布规律

地壳运动使地壳间产生拉、压、弯、剪、扭等作用力。地壳的水平运动方向（含水平转动方向）决定岩石圈的受力类型，岩石圈的受力类型（拉压弯剪扭等）决定其“危险截面”的分布。

用材料力学解释一下弯曲危险截面和扭转危险截面。由弯曲和扭转的应力变化规律可知，危险截面上的最大弯曲正应力发生在铅垂直径的上、下两端点处，而最大扭转切应力发生在截面周边上的各点处。例如，因南美洲顺时针扭转，东太平洋海丘系洋壳的弯曲危险截面，汤加、日本岛、台湾省、菲律宾、郯庐断裂带、安的列斯弧等系扭力危险截面；因印度逆时针扭转，东非大裂谷、海原、汶川、巴基斯坦、孟加拉湾东部海域等系扭力危险截面。

此外，智利海岭（纳斯卡板块南界）是因南极洲向西南漂移，洋壳的拉伸危险截面；卡尔斯伯格海岭，是因印度向北东漂移且左旋，洋壳的拉伸危险截面；罗曼什海沟，是因非洲向北东漂移，洋壳的水平剪切危险截面。南桑威奇群岛，原是位于南美洲与南极洲之间的地壳，此部位既属于拉伸危险截面，又属于弯曲危险截面，断裂后被太平洋洋壳飞速向东弹出。

现阶段的地震成因可用如下步骤分析：对冈瓦纳“陆壳膨裂”进行模拟或受力分析（“膨裂力”垂直于“膨裂裂缝”）→推导各陆壳的运动模式（含“七个结论”）→根据陆壳运动模式分析相关地壳的受力情况（拉压弯剪扭）→根据力（拉压弯剪扭）判断“危险截面”的分布。经分析得到的“危险截面”分布与所谓的“板块边界”非常一致。

10 构造地震成因

岩石圈在力（拉压弯剪扭，其中包括软流地幔物质的压力和温度应力）的作用下破坏，即为构造地震的成因。只有超大陆或次超大陆才会发生温度应力破坏，特指“陆壳膨裂”地震；软流地幔物质对岩石圈的液压破坏，特指火山地震，例如洋壳俯冲形成的液压。

地震发生是因地壳（岩石）产生破坏。岩石可被拉断、压断（含液压）、剪断、弯断、扭断。但本质上，岩石的破坏形式只有3 种：压应力破坏、拉应力破坏和剪切应力破坏。强度越大，震级越大（抗压强度：抗剪强度：抗弯强度：抗拉强度≈10:3:1:1）；破坏截面越大，震级越大（裂缝越长、越深，破坏截面越大）。构成地壳的花岗岩、玄武岩等岩石，抗压、抗剪、抗弯、抗拉强度的比约为10：3：1:1，抗压强度约为100 ～300MPa，抗剪强度约为30 ～65MPa，抗弯强度约为7 ～30MPa，抗拉强度约为7 ～30MPa。

岩石的抗压强度很大，很难出现大范围的正压破坏。岩石圈在受压时通常产生的是弯曲破坏或斜截面剪切破坏（受压逆断）。弯曲破坏的本质是拉、压应力破坏，弯曲洋壳（如东太平洋海丘）的顶端受最大拉应力，底端受最大压应力。

温度应力引发“陆壳膨裂”，温度应力要克服陆壳（岩石）的抗拉强度以及陆壳与软流圈之间的最大静摩擦力。

岩石圈破坏有两种类型：脆性断裂和塑性屈服。构造地震主要是因岩石脆性断裂。

岩石圈的破坏规律遵循“强度理论”（最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、形状改变能密度理论等）。材料总是在“危险截面”“危险点”处破坏（拉、压、剪切应力集中的部位，而并非材料边界）。

最大拉应力理论、最大切应力理论：岩石圈内的一点（或一个截面）的最大应力（拉应力或切应力）达到岩石的极限应力，岩石就会发生脆性断裂（或塑性屈服），形成构造地震。

最大伸长线应变理论：岩石圈的最大伸长线应变达到岩石的极限值，岩石就会发生脆性断裂，形成构造地震。

形状改变能密度理论：岩石圈内的一点（或一个截面）的形状改变能密度达到岩石的极限值，岩石就会发生塑性屈服（或脆性断裂）。

11 地震震级

地震是岩石圈在力的作用下产生破坏，是力转换为动能、应变能、形变和热能的过程。引发岩石圈破坏的力（以下简称“破坏力”）越大，地震释放的能量越大，地震震级越高。

“破坏力”的大小主要与两个因素有关，即岩石强度和破坏截面大小。强度越大，震级越大（抗压强度：抗剪强度：抗拉强度≈10:3:1）；破坏截面越大，震级越大（裂缝越长、越深，破坏截面越大）。

只有岩石圈的体量够大，才可能产生较大的破坏截面。岩石圈体量（长、宽、厚）越大，越具备积累巨大“破坏力”的能力。通常，岩石的抗压强度＞抗剪强度＞抗拉强度，在破坏截面相同情况下，受压破坏释放的能量（地震震级）最大，剪切破坏次之，受拉破坏最小。但岩石很难产生大范围的正压破坏，岩石在受压时通常产生的是弯曲破坏或剪切破坏（逆断、俯冲、走滑）。体量（长、宽、厚）较小的地壳，加载不了较大的力；很长或很深的破坏截面，需要很大的力才能形成。因此，巨大地震的破坏裂缝，长度、深度必至少有一个为大值；洋壳厚度小（洋壳平均厚度约7km），如果巨大地震发生于洋壳（裂缝浅），地震的破坏截面一定较长。

白垩纪末，冈瓦纳“陆壳膨裂”，引发全球剧烈地震。该地震或为显生宙以来地球上发生的最大震级地震，因为地震瞬间的破坏截面（膨裂裂缝）很深、很长（陆壳平均厚度约33km；澳大利亚与南极洲、非洲与南北美洲快速分离，“膨裂裂缝”长约18000km）。

智利9.5 级地震，是因南美洲顺时针扭转，主要是陆壳的扭压破坏；郯城8.5 级、唐山7.8 级地震，也是因南美洲顺时针扭转，主要是陆壳的水平剪切应力破坏；海原、巴基斯坦、塔吉克斯坦、阿富汗、汶川等大地震，是因印度逆时针扭转，主要是水平剪切应力破坏；土耳其、意大利大地震，是因非洲挤压，主要是水平剪切应力破坏或斜截面逆断剪切破坏。现阶段，几乎所有的巨大地震都属剪切破坏地震（逆断、俯冲、走滑）。

12 岩石圈破裂速度与地震烈度

有合外力，则必有加速度；有加速度，则必是有力作用。地震烈度主要与地震加速度有关。陆壳加速度越大，地震烈度越大。地壳的破裂速度，关联地壳的运动速度和加速度。破裂速度快，说明引发地震的力大，进而说明破坏截面大（裂缝长或深）或岩石强度大（抗压强度＞抗剪强度＞抗拉强度）。

有些地震震级大，但烈度小，是因为只是洋壳加速度大，陆壳几乎没有加速度，如一些俯冲引发的深源地震、单纯的海洋地震。

13 力与热量（地震与气候）

力，会产生应力和形变（形变还包括碰撞、摩擦、断裂、变厚、减薄等情形）。地壳形变会产生热量。形变越大、力越大、力的作用时间越久，产生的热量越多。地壳破裂，软流地幔物质就可能涌出，释放热量。全球热量动态平衡，构成水气调节。水气调节主要包括降水和蒸发、气流和洋流、冰川消长等。

水气调节对巨大地热作出的反应：炎热干旱→冰川消融，吸收热量→炎热干旱减弱；炎热干旱→降水、气流、洋流等→寒冷潮湿→冰川形成，释放热量→寒冷潮湿减弱。

大规模“陆壳熔合”（产生巨大应力、形变和热量），引发泥盆纪晚期全球海平面大规模升降、泥盆纪生物大灭绝、早石炭世全球巨大海侵、晚石炭世至早二叠世长达50Ma 的大规模冰川活动、冰川消融、潘基亚超大陆形成、二叠纪生物大灭绝、炎热干旱的早中三叠世[10]、温热的中生代。

海西运动（陆壳聚合），产生巨大形变和巨大热量，引发奥陶纪末、泥盆纪末、二叠纪末的3 次生物大灭绝，引发多次冰川活动，也引发全球生物由水生向陆生演化。早中三叠世全球干旱广布，中生代全球温热，也是因海西运动。

南美洲顺时针转动，南美洲西海岸承受巨大扭力，东太平洋海丘承受巨大弯力，产生巨大形变，释放巨大热量，这或为厄尔尼诺现象和拉尼娜现象发生的根本原因（厄尔尼诺+水气调节=拉尼娜；水气调节如秘鲁寒流等）。

“七个结论”可以分析和解释现阶段的地震成因，也可以分析和解释现阶段气候变化、气候异常的原因。例如华北岩石圈减薄、华北地震、华北气候异常，均与南美洲顺时针扭转有关。

影响气候变化的因素主要有太阳的辐射热、地壳运动引发的地热、水气调节。地壳受力大、应力集中的区域，易引发地震、地热和极端天气。地壳运动越剧烈，地震越频繁，单位时间内产生的热量越多，水气调节力度越大。

太阳辐射热和水气调节，是昼夜温差变化和四季变换的原因；而陆壳分合引发地壳运动、地壳形变、地热和水气调节，是全球气候变暖、全球气候变冷、冰川消长的最主要原因。

14 一些其他现象的解释

14.1 深源地震和地幔楔

俯冲是洋壳在压力或扭力作用下，形成的“斜向下剪切”破坏。深源地震和地幔楔均与俯冲有关。海沟均由剪切破坏形成（俯冲或水平剪切）。洋脊均分布于洋壳的拉伸或弯曲危险截面。对照全球深源地震分布图和世界地形图可发现，深源地震、海沟和火山弧等与“七个结论”非常吻合。

华北岩石圈主要受水平拉力和水平剪力（南美洲顺时针转动），所以没有俯冲带、地幔楔、深源地震；东北岩石圈受太平洋洋壳挤压和俯冲（受南、北美洲运动的影响），所以有地幔楔和深源地震。大西洋洋壳主要是受拉力，所以几乎没有俯冲带、地幔楔、深源地震；地中海和太平洋的洋壳都受挤压，所以有俯冲带、地幔楔、深源地震。

印度向北东漂移，且逆时针扭转，其对欧亚大陆的挤压程度东侧（横断山一侧）高于西侧（帕米尔高原一侧），故受挤压程度相对较轻的西侧，俯冲力度相对较大，发生深源地震的概率相对较高。拱高越高，侧推力越小，严重挤压的洋壳拱侧推力较小，甚至没有侧推力。

14.2 熔岩、火山

地球从外向内由地壳、地幔和地核3 部分构成，地壳又分陆壳和洋壳，陆壳厚，洋壳薄，均由固态岩石构成，地幔上部有一圈软流层，地壳浮于其上。地壳一旦破裂，高温地幔物质就可能涌出，形成熔岩或火山。洋壳俯冲会增大软流层的液压，易引发火山。

地幔楔均是由洋壳俯冲形成。楔形地幔是被俯冲洋壳重度挤压的软流地幔物质，绝大多数的超强喷力火山都是因此形成；夏威夷群岛主要是因洋壳在挤压下弯曲破坏形成，此类火山的喷力次之；大西洋中脊的火山主要是因洋壳拉伸破坏形成，这类火山的喷力最弱。

地幔楔具有巨大的液压，几乎所有的超强喷力火山都与之有关。

14.3 冰川与姆潘巴现象

现今的非极地冰川，均位于地壳应力集中的部位(冈瓦纳膨裂，引发地热和大规模水气调节，形成冰川)。

地史上的冰川活动，均发生于剧烈的地壳运动之后（产生巨大地热），是水气调节对巨大地热作出的反应。例如，早石炭世的大规模“陆壳熔合”释放巨大热量→晚石炭世至早二叠世大规模冰川活动→早中三叠世全球炎热干旱→卡尼期洪积事件（三叠纪已无冰川可融）。

短期的、小规模的地热可引发短期的、小规模的气候变冷或冰川活动；长期的、大规模的地热可引发漫长的、大规模的冰川活动。参考古生代和中生代早期的古气候，“陆壳聚合”产生巨大形变和巨大地热。

同样环境，温度高的水会有更大力度的热交换和水气调节。在水气调作用下，单位时间内对热量的吸收高于热量的释放，这或为冰川形成的原理，也是姆潘巴现象的原理。

二叠纪末，全球冰川消融吸收大量热量，但全球仍是炎热干旱。如果没有晚石炭世至早二叠世的大规模冰川活动，二叠纪大灭绝还要更加严重，早中三叠世的炎热干旱也要更加严重，是水气调节减弱了二叠纪大灭绝的灭绝程度和气候的恶劣程度。

全球变暖，冰川消融，吸收热量，减弱炎热；全球变冷，冰川形成，释放热量，减弱寒冷。即，冰川形成减弱寒冷和潮湿；冰川消融减弱炎热和干旱。

地壳运动产生巨大热量后，通常是先冷再热。冰川活动或异常降温，通常预示高温要到来（参考石炭纪、二叠纪、早中三叠世的冰川活动和气候特征；参考火山喷发造成的“无夏之年”）。

14.4 造山运动

造山运动均是由陆壳分合（陆壳运动）引发，主要是指洋壳被挤压成陆壳的过程。洋壳薄，刚度小，更易产生应力集中和形变。

加里东阶段的前半段主要是因“陆壳膨裂”（持续减速），后半段主要是因“陆壳聚集”（持续加速）。

海西运动是“陆壳聚合”（聚集和熔合）的过程，初始阶段主要是“陆壳聚集”（持续加速），中后期主要是“陆壳熔合”（从石炭纪开始持续减速）。印支运动属“陆壳熔合”（持续减速）。

古阿尔卑斯运动是由潘基亚超大陆“陆壳膨裂”引发（持续减速）；新阿尔卑斯运动是由冈瓦纳次超大陆“陆壳膨裂”引发（持续减速）。

侏罗纪之初（“陆壳膨裂”早期、古阿尔卑斯运动早期）、古近纪之初（“陆壳膨裂”早期、新阿尔卑斯运动早期，印度异常高速漂移）、石炭纪之初（“陆壳熔合”早期、海西运动中期），这3 个时期造山运动异常猛烈。

14.5 陆壳分合与物种演化

地史也是陆壳分合史。洋壳受挤压可形成陆壳，但陆壳很难再变成洋壳，故陆壳面积一直在增大，潘基亚超大陆是迄今为止最大超大陆。

对照“海西阶段全球古大陆的形成与演化”和全球生物演化发现，物种演化与地壳运动息息相关。海西运动过程中，大量洋壳被挤压成陆壳，产生巨大应力和形变，释放巨大热量，并引发水气调节，全球生物被迫由水生向陆生演化。如早古生代，海生无脊椎动物繁盛；奥陶纪末“陆壳聚集”引发大规模海侵、全球性冰川事件和奥陶纪生物大灭绝；志留纪晚期，裸蕨类陆生植物出现；志留纪末“陆壳聚集”，发生小规模“灭绝事件”；早泥盆世，冈瓦纳之上的冰川形成又消失；泥盆纪，鱼类繁盛；泥盆纪末“陆壳熔合”，海平面大规模升降，发生泥盆纪生物大灭绝；早石炭世，全球巨大海侵，晚石炭世，海洋的波动仍比较频繁；石炭纪与二叠纪，两栖类繁盛；二叠纪末“陆壳熔合”基本结束，全球炎热干旱，冰川消失，发生二叠纪大灭绝，潘基亚超大陆形成；早中三叠世，全球干旱广布；中生代，爬行类繁盛。

三叠纪末，潘基亚超大陆裂解，引发古阿尔卑斯运动和三叠纪生物大灭绝，许多大型鳄类灭绝；白垩纪末，冈瓦纳次超大陆裂解，引发新阿尔卑斯运动和白垩纪生物大灭绝，大西洋开启，非鸟类恐龙全部灭绝，喜马拉雅山系和阿尔卑斯山系逐渐形成。

如果地壳整体刚度足够大，则不会发生地壳运动和地震，地球的洋、陆分布引发“陆壳分合”，“陆壳分合”又不间断地引发地壳运动和水气调节，给地球带来生机和活力，也注定了生物大灭绝的周期性。

14.6 被弹飞的南桑威奇群岛

北美洲、南美洲与南极洲曾连接在一起，因冈瓦纳“陆壳膨裂”分离。因南极洲向西南漂移，位于南美洲与南极洲连接处的地壳既承受拉力，又承受压力和弯力（受拉、受压和受弯危险截面），引发断裂，南美洲与南极洲的“小尾巴”形成。断裂瞬间，断裂的地壳向东飞出，形成南桑威奇群岛。

从力学角度分析，南美洲西海岸中部的“凹陷”、南桑威奇群岛，二者都受弯力，都位于弯曲危险截面，都存在不同程度的弯曲。

膨裂之初，南美洲北端受北美洲约束（见图2 的B点），南端受南极洲向西南的拉力（见图2 的A 点），西侧受太平洋洋壳的阻力（见图2 均布荷载q），南美洲的弯矩图如图2 所示。

图2 南美洲西海岸陆壳的弯矩图

膨裂之初，南桑威奇群岛北端受南美洲约束（见图3的B 点），南端受南极洲向西南的拉力（见图3 的A 点），西侧受太平洋洋壳的阻力（见图3 均布荷载q），南桑威奇群岛的弯矩图如图3 所示。

图3 南桑威奇群岛的弯矩图（尚未向东飞出时）

南美洲顺时针转动，与南美洲西海岸中部的“凹陷”受力相对应的洋壳，在复合剪切（水平剪切应力和俯冲）作用下形成马里亚纳海沟，并产生巨大撕裂力（水平拉应力和水平剪切应力），引发日本海、鞑靼海峡、黄海、渤海和鄂霍次克海开启，并造成华北岩石圈减薄。

“七个结论”可用于分析全球岩石圈的受力。南桑威奇群岛的成因和受力，可用“七个结论”的（1）和（4）推导得出，南美洲向西偏南漂移，且顺时针转动；南极洲向西南漂移。

15 地壳应力与地理地貌

地壳应力产生地壳形变和地热，影响地球地貌和气候。结合全球地形图和“七个结论”可以看出，全球沙漠分布区，经常发生山火、严重干旱、极端天气的地区均属于“受力大、应力集中的区域”。所谓的墨西哥超大“陨石坑”，是因冈瓦纳“陆壳膨裂”产生的巨大拉应力（“点”形受拉区），使岩石圈减薄、断裂，呈现陨石坑的形态，许多盆地地貌的形成与拉应力有关。并没有证据表明其含有陨石成分（铱非陨石成分，地球内部含有大量铱元素，铱普遍存在于火山活动带）。陨石撞击不会造成陆壳“线”形开裂，也无法解释各陆壳的漂移轨迹和转动原因。

日本海、鞑靼海峡、黄海、渤海和鄂霍次克海的形成，华北岩石圈减薄和东亚大地幔楔的形成，安的列斯弧的形成，千岛海沟、日本海沟、马里亚纳海沟、汤加海沟、克马德克海沟的形成，秘鲁海沟和智利海沟的形成，安第斯山脉在新生代的快速抬升，南美洲西海岸多深源地震、多火山、气候复杂多样，东太平洋海丘的形成，均是因南美洲顺时针扭转（南美洲西海岸承受巨大扭力；深源地震和地幔楔均与俯冲有关，海沟均由剪切破坏形成，洋脊均分布于洋壳的拉伸或弯曲危险截面；洋壳俯冲会增大软流层的液压，易引发火山）。

16 结语

地壳运动、海陆变迁、构造地震、火山和熔岩喷发、冰川消长、气候变迁、物种演化、生物大灭绝等，实际是由陆壳分合(陆壳运动)引发的一系列连锁反应。地震是地壳内能和应力积累的结果；地震可使地壳内能和应力得以释放。弄清“地壳运动的动力机制”，建立正确的地壳运动模型、受力模型，是研究地震成因的必要前提。望本文能抛砖引玉，唤起业界对“强度理论”“危险截面”和“陆壳膨裂”“陆壳转动”等现象的关注。