重生锦绣嫡女书包网:正在逼近的地震灾害：全球强震周期和中国地震周期（杨学祥，杨冬红）

正在逼近的地震灾害：全球强震周期和中国地震周期（重发）
杨学祥，杨冬红
1．  引言
地震的预测不能仅仅依靠前兆，研究地震的形成机理，寻找地震发生的规律性，是地震预测研究的重要一环。马宗晋院士认为，地震是“蓄”之“积”的多源性的“蕴震”过程，非“十月怀胎一朝分娩”的单源性“孕震”过程，涉及到诸多预测的战略和战术问题[1]。我们探讨多种地震的形成模式，通过数学物理模型的模拟计算，给出其大致的变化周期。实际的不同地区的地震周期是各周期的复合与叠加。
2．  强潮汐产生的太平洋地壳翘翘板运动
从15至17世纪的200余年内，世界上强震很多，其它自然灾害也很集中，这也正是蒙德极小值期。与之对应的中国华北第六地震活动期，延续了200多年，其间发生了4次8级地震，7次7级地震，其后的平静期延续了85年，未发生任何大于6级的地震[2]。
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，波动周期大约为1500~1800年。当日、地、月排成一线且相互距离最小时，日月引潮力相互加强而变为最大，地球海洋潮汐规模也最大，这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。当日、地连成的直线与月、地连成的直线相互垂直时，太阳潮汐减弱月球潮汐，使地球海洋潮汐变小，这时海洋深处的冷水很难被带到海面，世界就变得暖和。据计算，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，而后随着潮汐的增强，地球的气候将逐渐变冷[3]。
强潮汐可以激发地震活动。哥奇兰等人分析了1977－2000年间全球2000多个5.5级以上的地震，发现猛烈的潮汐在浅断面层施加了足够的压力从而会引发地震。当潮很大，达到大约2－3米时，3/4的地震都会发生，而潮汐越小，发生的地震也越少[4]。
在圆心角大于90度的太平洋地壳，东西太平洋海面可以形成60cm的潮汐高差，潮汐负荷导致洋壳板块的均衡运动。潮汐引起的太平洋地壳翘翘板运动可产生的等效应力为p = 108 N，这是环太平洋地震带形成的原因之一。赤道信风使暖水集中在赤道西太平洋，冷水集中在赤道东太平洋，温差为3-6oC，高差为40-60cm、，当厄尔尼诺到来时，情况发生逆转。由于地壳均衡原理，洋壳发生反向的13-20cm的均衡变化,增强了潮汐引起的大洋地壳翘翘板运动，这是厄尔尼诺和拉尼娜前后环太平洋地震带地震活跃的原因，科里奥利力起到定向作用[5]。地震具有明显的18.6年潮汐周期，被称为岩浆潮周期[6]。
3．  剥蚀沉积产生的陆海地壳翘翘板运动
剥蚀沉积也会产生陆海地壳的均衡运动。喜马拉雅山脉地区，现在以每年3.3~12.7mm的速度上升。除了印度大陆向北挤压外，青藏高原剥蚀区的均衡上升和沿海沉积区的均衡下沉也是一个重要原因。
现在我们考虑整个陆海地壳的平衡运动。由于剥蚀沉积使陆海地壳高度发生反向变化，质量的增加使海洋地壳下降，质量的减少使大陆地壳上升；大陆地壳和海洋地壳在合力矩的作用下发生旋转，形成跷跷板运动。计算表明，大陆5cm的剥蚀厚度，施加在陆海地壳两端的力矩M = 4.36×1014N·m；相当于在陆海地壳两端施加的反向力p = 4.36×108 N。这样大的跷跷板累加力矩和累加力是出人意料的，因为它是2000km长的地壳受力变化通过同向力矩叠加而成；相应的地壳运动不是整体升降，而是跷跷板旋转，足以使青藏高原隆升和断裂，或使西太平洋海沟下沉和挤压。以大陆平均每年被削去1mm计算，青藏高原被削平5cm大约需要50年。因此，十年际的地震周期活动可用陆海地壳跷跷板运动来解释[7]。科里奥利力是被剥蚀的大陆上升西移，接受沉积的海洋下降东移，形成东西太平洋不同的构造带[8]。
4．  太平洋十年涛动和全球强震周期
2002年郭增建提出的海震调温假说[9]：海洋及其周边地区的强震产生海啸，可使海洋深处冷水迁到海面，使水面降温，冷水吸收较多的二氧化碳，从而使地球降温近20年。20世纪80年代以后的气温上升与人类活动使二氧化碳排放量增加有关，同时这一时期也没有发生巨大的深海地震。巨震指赤道两侧各40o范围内的8.5级和大于8.5级的深海地震。这个机制放大了太阳活动低值的降温效果。郭增建认为，20世纪初和60-70年代的低温期与1906年哥伦比亚和1960年智利的地震海啸密切相关。2004年12月26日印尼地震海啸提供了新证据。该模型提供了全球气候变化与地震相关关系的数理机制。
“拉马德雷”是一种高空气压流，在气象和海洋学上被称为“太平洋十年涛动”(PDO)，分别以“暖位相”和“冷位相”两种形式交替在太平洋上空出现，每种现象持续20年至30年。近100多年来，“拉马德雷”已出现了两个完整的周期。第一周期的“冷位相”发生于1890年至1924年，而1925年至1946年为“暖位相”；第二周期的“冷位相”出现于1947年至1976年，1977年至90年代后期为“暖位相”。
当“拉马德雷”现象以“暖位相”形式出现时，北美大陆附近海面的水温就会异常升高， 而北太平洋洋面温度却异常下降。与此同时，太平洋气流由美洲和亚洲两大陆向太平洋中央移动。当“拉马德雷”以“冷位相”形式出现时，情况正好相反。据最新气象卫星云图预测，从2000年开始，“拉马德雷”正在进入“冷位相”阶段。拉马德雷冷位相与全球地震有明显的对应关系。如图1所示，“拉马德雷”进入“冷位相”，中太平洋海面升高；“拉马德雷”进入“暖位相”，中太平洋海面降低。在冷暖位相交替时，中太平洋海面的升降变化破坏了原来的地壳均衡，调整后的地壳重力均衡引起太平洋地壳的跷跷板运动，产生的等效应力为108 N 。在20世纪的气候记录中有两段时期全球气温明显变暖：1925~1944年，1978~2000年。它们与拉马德雷暖位相1925~1946年和1977~1999年对应[7,11,12]。
在2003年中国地球物理学会年刊上，韩延本给出了全球温度异常及地球自转变化中的约60年周期[13]，与“拉马德雷”冷暖位相周期相对应。中国气温也有类似的冷暖变化[14]。1889年以来，全球大于等于8.5级的地震共20次，在1889-1924年发生6次，在1925-1945年发生1次，在1946-1977年发生11次，在1978-2003年发生0次，在2004-2005年已发生2次。规律表明，拉马德雷冷位相时期及其边界是全球强震的集中爆发时期。2000年进入了拉马德雷冷位相时期，2004-2030年是全球强震爆发时期[15-17]。2004年12月26日印尼苏门答腊发生的8.7级地震拉开了2004-2030年的强震序幕。
5．  中国地震周期
据马宗晋院士的划分，1897~1912年为中国第一强震幕，1920~1937年为第二强震幕，1946~1957年为第三强震幕，1966~1980年为第四强震幕，1991~2002年为第五强震幕[2]。“拉马德雷”的“暖位相”和“冷位相”两种形式交替界线1890、1924、1946、1977和2000年大致处于四个强震幕的边界附近，这绝不是巧合。它说明气圈、水圈和岩石圈的物质运动、重力位变化和角动量交换与强震密切相关[11]。
徐道一研究员认为，2001年11月14日发生的青海昆仑山口8.1级地震，标志中国强震结束，将逐渐移出我国。2002年、2004年、2005年、2006年，中国没有发生7级以上强震。中国地震平静幕一般为9-11年。按一般规律，中国第六强震幕将在2010年开始，与预测中的中国气候变冷时间相一致[18]。
在1947-1976年的拉马德雷冷位相时期和1966~1980年中国第四强震幕重合时期，先后发生了一系列强震：
1966年3月8日和3月22日，河北省邢台先后发生了6.8级和7.2级强烈地震，8064人丧生，3.8万余人受伤。从1966年邢台地震之后，一连串令人类震惊的大震在中华大地连续上演。1967年3月沧州河间6.3级地震。1969年7月8日渤海7.4级地震。1970年云南通海发生7.7级大地震。1973年2月四川炉霍7.9级地震。1974年5月云南昭通7.1级地震。1975年2月4日7.2级海城地震。1976年7月28日，河北省唐山、丰南一带发生7.8级强烈地震，共死亡24.2万多人，重伤16.4万多人。1976年，震惊世界的7.8级唐山地震的发生，结束了十年的地震历史。更详细的地震见表1。
中国7级以上地震在1946-1957年重合期的12年中共发生23次，平均每年近2次。在1966-1976年重合期的11年中共发生22次，平均每年两次。在1958-1965年平静期的8年中7级以上地震共发生6次，平均每年不到1次。
表1 1946-1976年中国7级以上强震表[25]
时间        震级    地点
1946-01-11   7.20   黑龙江宁安南
1947-03-17   7.70   青海达日南
1947-07-29   7.70   西藏朗县东南
1947-09-27   7.40   台湾宜兰东海
1948-03-03   7.20   南海东沙群岛
1948-05-25   7.30   四川理塘
1949-02-24   7.25   新疆库车东北
1950-02-03   7.00   云南勐海西南
1950-08-15   8.60   西藏察隅、墨脱
1951-10-22   7.25   台湾凤林
1951-10-22   7.10   台湾凤林
1951-10-22   7.10   台湾凤林
1951-11-18   8.00   西藏当雄
1951-11-25   7.50   台湾台东东北海
1951-11-25   7.30   台湾大港口
1952-08-18   7.50   西藏当雄
1954-02-11   7.25   甘肃山丹东北
1954-07-31   7.00   内蒙腾格里沙漠
1955-04-14   7.50   四川康定折多糖
1955-04-15   7.00   新疆乌恰西
1955-04-15   7.00   新疆乌恰西
1957-01-03   7.00   黑龙江东宁西南
1957-02-24   7.20   台湾花莲
1958-03-11   7.00   台湾赤尾屿南海
1959-04-27   7.50   台湾宜兰东海
1959-08-15   7.00   台湾恒春东北
1963-02-13   7.00   台湾宜兰东南海
1963-04-19   7.00   青海阿兰湖附近
1964-01-18   7.00   台湾台南东南
1966-03-13   7.80   台湾花莲东北海
1966-03-22   7.20   河北宁晋东南
1969-07-18   7.40   渤海
1970-01-05   7.80   云南通海
1972-01-04   7.20   台湾火烧岛东南
1972-01-25   8.00   台湾火烧岛东海
1972-01-25   7.60   台湾新港东
1972-04-24   7.30   台湾花莲南海
1973-02-06   7.60   四川炉霍附近
1973-07-14   7.30   西藏亦基台错
1973-09-29   7.70   吉林珲春东南
1974-05-11   7.10   云南大关、永善
1974-07-05   7.10   新疆巴里坤东北
1974-08-11   7.30   新疆乌洽西南
1975-02-04   7.30   辽宁海城南
1975-03-23   7.00   台湾火烧岛东
1976-05-29   7.30   云南龙陵
1976-05-29   7.40   云南龙陵
1976-07-28   7.80   河北唐山
1976-07-28   7.10   河北滦县
1976-08-16   7.20   四川松潘平武间
1976-08-23   7.20   四川松潘平武间
6．  厄尔尼诺、拉尼娜与强震
厄尔尼诺与火山地震活动密切相关。我国气象工作者对1763年以来的19次强厄尔尼诺事件进行了统计，发现70%以上的厄尔尼诺事件都发生在太平洋地震活动年，特别是1900年以来的7次强厄尔尼诺事件几乎无一例外地全都出现在太平洋地震活动年[19，20]。根据公元前2000～公元1979年重大地震统计结果，在厄尔尼诺年，地中海、土耳其至帕米尔、喜马拉雅东段、东南亚、中国大陆及日本、台湾一带为地震多发区；厄尔尼诺后一年，美洲西部太平洋沿岸一带为地震多发区，与东西太平洋海面反向变化相关[21]。地壳均衡和水均衡产生的太平洋地壳跷跷板运动是强震集中在ENSO前后的原因[19]。准确预测厄尔尼诺事件发生时间就等于大体确定了强震发生的时间范围。
20世纪中国死亡人数最多的十次地震为1976.7.28唐山7.8级地震（死亡24.2万人），1920.12.16海原8.5级地震(死亡23.4万人)，1970.1.5通海7.7级地震(死亡1.56万人)，1902.8.22阿图什8.25级地震(死亡1万余人)，1921.4.12固原6.5级地震(死亡1万人)，1933.8.25迭溪7.5级地震(死亡0.9万人)，1966.3.7邢台6.8级地震(死亡0.81万人)，1950.5.15墨脱8.6级地震(死亡0.43万人)，1927.5.22古浪8.0级地震(死亡0.4万人)，1975.2.4海城7.3级地震(死亡0.2万人) (资料来源：http：//www.bjdzj.gov.cn/gwdzhen/mulu.htm 03-5-29)。其中在1950-2002年内发生的有5个。1976年6月发生厄尔尼诺事件，1975年2月、1970年1月和1966年3月拉尼娜事件结束，1949年9月到1950年11月是拉尼娜事件时期。由此可见，厄尔尼诺事件和拉尼娜事件时期，特别在两事件开始和结束时是严重地震灾害集中的时期[19]。
根据林振山等人的日食-厄尔尼诺系数理论[22]，2004年日食-厄尔尼诺系数较大值8.5可能使厄尔尼诺发生在当年或2006年的暖年；2005年日食-厄尔尼诺系数-2可能使拉尼娜发生在海温冷年的2005年或2007年；2008年日食-厄尔尼诺系数大值12可能使厄尔尼诺发生在当年（暖年）[23]；2010年日食-厄尔尼诺系数-1可能发生拉尼娜；2011年日食-厄尔尼诺系数10.5可能发生厄尔尼诺；2013年日食-厄尔尼诺系数-2可能发生拉尼娜；2015年日食-厄尔尼诺系数12可能发生厄尔尼诺；2016年日食-厄尔尼诺系数-2可能发生拉尼娜；2018年日食-厄尔尼诺系数11可能发生厄尔尼诺。海温准两年波动使预测有两年的误差，由前一年海温冷暖状况决定。
从2007年太阳黑子最低值到2011年太阳黑子最高值，厄尔尼诺与拉尼娜交替频繁发生，是中国地震平静幕与强震幕的转折时期，中国内陆有很高的强震发生几率，必须引起相关部门的高度重视。2007年6月3日，云南省普洱市宁洱哈尼族彝族自治县发生了6.4级地震。它验证了胡辉研究员等人在2003年提出的地震预测理论：云南省强震活跃期遵循18.6年白赤交角周期和11年太阳黑子周期（11年也是潮汐周期）[24]。这也是中国第六强震幕将要发生的信号。
7．  结论
拉马德雷冷暖位相准60年周期为全球8.5级以上强震周期，其中，拉马德雷冷位相为强震高发期，拉马德雷暖位相为强震平静期。2000年世界进入拉马德雷冷位相，2004年12月26日印尼8.7级强震拉开了全球强震期的序幕。
中国强震约有20-30年准周期，其中，中国强震幕持续时间为11-17年，平静幕持续时间为8-11年。1991~2002年为第五强震幕，按一般规律，中国第六强震幕将在2010年开始。全球强震高发期与中国强震幕重合时期是中国强震最强烈的爆发时期。在1966-1976年重合期，中国7级以上地震11年共发生22次，平均每年两次。在1946-1957年重合期的12年中共发生23次，平均每年近2次。2010年至2020年可能发生类似情况。在1958-1965年平静期的8年中7级以上地震共发生6次，平均每年不到1次。2002-2009年平静期的8年中，7级以上地震在2006年前只发生了1次。2002年、2004年、2005年、2006年共4年没有发生7级以上强震。所以，2007-2009年中国平均每年发生1次7级以上地震的概率极大。
强震与全球气候密切相关。在1946-1977年拉马德雷冷位相时期8.5级以上强震发生11次，2000年全球气候因素已进入类似1947年至1976年的拉马德雷“冷位相”。20世纪中国死亡人数最多的十次地震有8个发生在拉马德雷“冷位相”时段。
厄尔尼诺与火山地震活动密切相关。从2007年太阳黑子最低值到2011年太阳黑子最高值，厄尔尼诺与拉尼娜交替频繁发生，是中国地震平静幕与强震幕的转折时期，中国内陆有很高的强震发生几率，必须引起相关部门的高度重视。
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（已删除）杨学祥，杨冬红. 正在逼近的地震灾害：全球强震周期和中国地震周期. 2007-7-21 8:02:52科学网。http://www.sciencenet.cn/bbs/showpost.aspx?id=1490
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