天体引潮力是海底扩张的主要力源

天体引潮力是海底扩张的主要力源


                                                                                  刘景春

























                                                                                    辽宁省丹东继电器厂
                                                                              一九九八年十二月二十二日　丹东

                                                                            二〇〇五年十一月七日　丹东（第二稿）


                                                                              天体引潮力是海底扩张的主要力源
                                                                                         刘景春
                                                                                        前　　言
    大陆漂移学说和后来的板块构造学说以及海底扩张学说在上世纪已被国际科学界确认。但其板块运动的力学机制并未解决。海底扩张说证明了板块运动的方向，但其主张的地内热对流驱动海底扩张的机制缺乏实际观测和理论的支持。由于科学门类界定的原因，长久以来地震科学还在寻找力源。正确的指出全球地震的力源是全球地震预测预报尚待完成的任务。为此，不得不涉及到了海洋、海底、气候、天文、人类活动等过去的地震科学以外，实际上与地震相关的问题。
本文将首次根据潮汐和海底扩张的事实，运用垂直力向水平方向传递的力学原理揭示海底扩张的力源以及全球板块运动的力学机制，并首次证明海底扩张力在量级上足以推动全球板块的运动，从而也找到地震和地蠕的力源。
    文中所揭示的是宇宙中不同天体之间能量交互转换的天然机制即宇宙间天体物质与宇宙间的场物质相互作用的力学机制。
一、地壳的应力状态
地球表面布满了褶皱。山脉的褶皱是在保持均衡下的一种压缩。（1）以对地震波的分析为基础，对上地壳和地幔震源的应力状态研究表明总的来说是以挤压为主。而且无论是地质观测还是地震测量都表明垂直于年青山脉走向的压力比沿其它走向要大得多。（2）这种水平压力的存在是在不同深度的岩层中发现其中的剩余应力被证实的。在世界各地都发现了这种水平挤压应力。波罗地海地盾、北美地台、加拿大地盾、非洲利比里亚、赞比亚、埃及、萨秀岭、西伯利亚、戈诺绍里亚下古生代、加里东褶皱带、乌拉尔、顿巴斯煤矿、哈萨克斯坦、阿巴拉契亚、美国东部、澳大利亚东南、塔什马尼亚等上古代褶皱内部都有这种剩余应力。（3）加拿大西部、哥伦比亚、马来西亚、伊朗、葡萄牙、阿来山脉、阿尔卑斯山、加利福尼亚较年青的中生代和新生代褶皱中，特别重要的是在常被看作是地壳张力起源的冰岛4－50米深处发现压应力。（4）其中挪威和瑞典北部和西北部最大压缩方向是北西向，它垂直于形成挪威山脉的新构造隆起带，垂直于斯堪得内维亚的重力异常等值线的走向和地震带走向。地球物理分析表明，此北西向力的作用在地壳中的压力垂直于大西洋海岸。葡萄牙、乌拉尔、阿来山均观察到最大水平压应力垂直于山脉走向。（5）褶皱、震源的应力方向和大地测量都表明水平压应力是垂直于年青山脉和太平洋边缘岛弧以及阿尔卑斯――喜马拉雅山和天山－－蒙古－－鄂霍茨克活动带的。
由测量结果确定的最大水平主应力方向与震源应力分布的资料是一致的。而地震分析表明震源处的水平压应力比垂直压应力高,其方向垂直于地震带。（6）学者甚至认为,在断层附近应力值趋向于无限大,因为岩石无法承受无限大的应力就破碎了。（7）在中国华北的结论是在近东西方向产生强大挤压力。（8）通观全球,环形海岸线包围着殴亚大陆，亦即全球的水平挤压力大体上共同指向欧亚大陆中的一片地域。圆环形向内水平挤压合力作用的结果,必然产生中间某一地区隆起,这就是青藏高原的全球力学成因。这是全球力系平衡的结果,而不是一方单独力作用的结果。
其中喜马拉雅山脉另有具体成因。
对东经90度海岭的海底考察证明那里的两片30号～17号磁异常带,其中位于海岭西侧的一片洋壳是向北运动的,而位于海岭东侧的另一片侧曾是向南运动的。该侧滋异常的滋倾角等参数，可以证明它不是由于局部海壳以纬为轴南北翻转颠覆成底向上。海岭东西两侧的洋壳是同时共存的。那个曾经由北向南产生出海岭东侧洋壳的大洋中脊已经向北潜入到爪洼海沟之中了。那个己消失的大洋中脊在5千3百万年前到大约3千万年前的两千万年期间曾与现存南边的大洋中脊同时存在。（9）而南边的大洋中脊由南向北不断地产生新的洋壳，它是海岭西侧洋壳的发源地。
　　东经90度海岭两侧洋壳的反向对错运动证明了水平动力的存在,其海岭走向标示着力的方向是直指拉萨，与喜马拉雅山走向垂直，该南北向动力直接造就了喜马拉雅山脉。
　　两千万年内持续的双洋脊强烈扩张是喜马拉雅山与青藏高原的成因。爪洼海沟至今仍是全球水平挤压运动最强烈最复杂的地区。东经90度海岭的南北走向证明其隆起由东西向的挤压力维持着褶皱。它是全球总体挤压的典范。
地壳水平挤压应力的存在其至可以在陆地上用肉眼直接观测到。如埋在泥土中的石油管道被挤压弯曲断裂。（10）泥土是不传递拉应力的。石油管线断裂后的弯曲方向直观地标示了地壳水平挤压应力的方向。
　　我们可以得出结论说地壳总体处于挤压应力状态。但是总体挤压并非是没有拉张，挤压形成褶皱。褶皱是由很多弯曲面构成的。弯曲的地壳内自然在不同的位置存在不同的拉应力或压应力。所以地球处处都可能存有拉应力产生的拉张断裂。包括在褶皱的下凹处即大峡谷底部也可以存在地幔楔子作用的张裂现象。
　　二、地壳的形变
天文学最早发现了地壳的形变。在格林尼治测得的垂线偏差其成因是由于泰吾士河的潮汐。在实际观测地球极移时发现其成因之一是地球形变。天文学还发现了陆壳潮。（11）后来其他学者观测到地壳中存在各种不同周期的波。长周期波周期性地增大和减少地球扁平的形式，显示为一种地球形状的脉动变化。主要的周期波为两星期和一个月的潮汐波。周期波是一种绕地球由东向西移动的弹性波,各种潮汐引起地球表面每个点作周期起伏并引起微小的水平位移及大地倾斜。（12）
对地球固体潮的研究发现地球其向径变化可达0.5M。固体潮是唯一事先知其作用力（日－月引力）的地球物理现象。（13）
在潮汐作用于下海床起伏变化,红海为0.75M,贝加尔湖为0.73M苏伊士湾为0.67M。（14）
对地球的冰期研究认为,冰期冰盖贮水造成海平面大幅升降,这种升降与造山运动相关。（15）显然,海面升降引起地壳形变。
美国一人工湖蓄水400亿T，水面600平方公里。由于每平方英寸地壳承受140磅水压力（66T／M²）,在1935年－1950年这15年间引起湖心地壳下沉177mm。（16）
地壳因固体潮和负重而产生形变己是事实;但需要指出天体的潮汐形变是宇宙中一种普遍现象，包括大的星系。潮汐形变向两个相反的方向同时发生。在地球上表现为地球整体反向的双向隆起和复原,其现象之一是海平面的升与降。这与地壳因负重而产生形变不是同一现象。为了区别这一点，可以提出潮汐场的名词。地壳在总体被潮汐场双向拉长时，海洋潮汐重量变化所引起地壳的单向形变，迭加在潮汐场双向形变之上。因此洋壳内的应力大于陆壳内的应力。这是海底中心断裂的力学原因。还有很多简单的事实证明地壳存在形变，如干旱、洪涝区伴发地震，井水突然升降，矿道内瓦斯气体浓度经常变化。井水突然升降矿道内气体浓度变化或泥土中管道变形不伴随地震,证明地壳在蠕动。地蠕也是一种形变;褶皱是地蠕日积月累上千万年后的产物。地蠕是每时每刻都存在的一种地壳持续不断的脉动变化，地震能量由地蠕积累形成。
三、潮汐涨落使洋壳受弯曲疲劳破坏而断裂。
在天体引潮力作用下，地球上的海水产生潮汐涨落。潮汐运动使海水深度增减几十厘米至十几米,每一平方米洋壳增减负重几千克至十几吨,这些周期移动的海水在跨度上万千米的洋壳上集合了巨大的能量，这个能量足以引起洋壳产生起伏运功,而且天文观测已发现了这个现象。这种运功使洋壳表面及莫霍面内的应力产生周期变化。这是洋壳周期地形变并恢复原形的运动。材料力学称之为“弯曲疲劳破坏”。
洋壳的这种形变运动次数一旦达到岩石材料的弯曲疲劳破坏强度极限,洋壳就会断裂。岩石属抗拉强度较低的脆性材料,洋壳必然在承受拉应力的一面首先断裂。在几十亿年上百亿次持续反复变化的应力作用下必然产生洋壳断裂。那时火山、地震遍布全球，因为岩石圈同时达到疲劳极限。洋壳是一只巨大容器,其中心带是应力最集中的地带，断裂首先在那里产生。这就是大洋中脊的产生地。太平洋夏威夷群岛就是这种最先断裂处,那里是未来的冰岛。其早先的断裂中心地带即现在的大洋中脊已向东偏移与美洲海岸连接了。
四、地幔物质楔入莫霍界面裂缝使海底扩张。
大洋中部洋壳在莫霍界面的断裂处产生强大真空吸力，载有即时地磁信息的地幔物质被吸入填充其中。每吸入一次必有少量岩浆冷却凝固在裂缝两边侧壁上形成新的岩体,如同新增的楔子,这就是洋壳的“生长”。洋壳在水平与垂直方向上体积增加了，其莫霍界面的面积也增加了。新增加的地幔楔子,先是被洋壳的形变容纳着,不能向两侧的板块施力。这种地幔楔子可以改变力的方向。关于海底扩张的各种证据都是地幔楔子存在的证据。
伴随潮汐运动,洋壳所承载的海水产生数量变化,洋壳在自身弹力作用下垂直上升恢复原形。其上升时的举力与下沉时增加的海水总重量是相等的。由于地壳的总表面积是不变的,所以洋壳上升必然恢复原形,大洋中部的洋壳裂缝必然产生闭合运动,对裂缝中的新生岩体即地幔楔子产生水平挤压力，新生岩体同时对两侧洋壳产生反力。反力作用在板块上。至此,垂直方向上与海洋潮汐变量重力相等的洋壳举力通过新生岩体即地幔楔子的力学作用转换成了对洋壳裂缝两侧板块的水平推力----海底扩张力。
这就是天体引潮力通过地幔楔子力学作用转换成对板块水平推力的地空间能量交互转换的天然机制。
同样机制使洋壳的上表面也产生断裂,地幔物质涌出洋壳表面,产生新的洋壳,迫使老洋壳移开,实现海底扩张。（见图1）

涨潮（末断状）
A为拉应力点
B为压应力点


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　涨潮（断状）



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　落潮
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　B为拉应力点
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C为压应力点


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　落潮
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　洋壳恢复原形

海底扩张示意图（图１）
大洋中部这种断裂带发展成了大洋中脊。其断裂处的地幔楔子逐渐增厚造成海底洋壳水平扩张。海底洋壳扩张其一部分被全球的褶皱容纳，另一部分被挤压潜入板块下部,从而保持地球总表面积不变。
海底扩张力的水平挤压作用是大洋中脊隆起的主要成因。由于水平挤压导致扩张中心两侧板块边缘上挠弯曲而成大洋中脊隆起。
对发生在大西洋中脊的近轴地震的断层面解释指出，与大洋中脊走向平行的倾角约45度至70度的断层为正断层，23度N大西洋中脊中央裂谷底部下6000M至700OM深处的微地震发生在断层面倾角为30度或更大的正断层上。（17）从力学的角度看这种带倾角的断面,属于弯曲断裂,因其断面指向曲率中心，并不向上，所以呈现倾角。
五、地幔楔子作用的力学模型
应该承认的事实是大洋中脊洋壳断层的上表面必然是闭合的，下部必然是张开的。地幔物质被真空向上吸入裂缝，凝固的形状呈上窄下宽的楔子形。因为对胚胎大洋的考察发现洋壳扩张初期其上部曾长期闭合的事实。（21）而大洋中脊近轴地震则证明下部先有扩张活动，上部相对平静。取大洋中脊扩张中心裂缝内载有最新地球磁场信息的地幔楔子A为研究对象，在洋壳随潮汐运动而上升时作受力图（图２），对楔子A作受力分析：
A受三个力的作用而平衡：
1、洋壳上升的举力P(等于某一时间天体引潮力所移动地球单侧海水变最总和)
2、左侧洋壳对A的挤压力RAC
3、右侧洋壳对A的挤压力RAB
其中Ｐ的方向为垂直向上，RAB、RAC的方向与水平面夹角为а。
建立座标系，如图（3）





图（2）　　　　　　　　　　图（3）
由P、RAB、RAC三个力组成平面力系,根据力系平衡条件,所有力在X轴投影之合为零，所有力在Y轴投影之合为零,联立方程组:
∑X=0    即　－RABCOSа+RACCOSа=0  -----①
∑Y=0        P-RABSINа-RACSINа=0  -----②
解方程组:由①②分别得出：
RAB=RAC                 -----③
RAC =P/2SINа     -----④
对④式讨论：当洋壳自动恢复原形时，裂缝闭合,即夹角а趋近于零，归于极限问题。同时，RAB、RAC的方向亦趋近水平向。
即LimRAC=LimP/2SINа     其中SINа→0
     а→0     а→0　　　　　　　　　　　　　　а→0
从而LimP/2SINа→∞
    　　 　а→0   
所以LimRAC→∞
а→0
所以 RAC→∞
RAB→∞
可见地幔楔子受到的左右两侧板块的水平力趋于无穷大。于是得出结论，地幔楔子对两侧板块的水平反力也趋于无穷大,其方向相反,这个水平反力就是海底扩张力,也是全球挤压应力状态的主要力源。如此强大的水平挤压应力，凭热液的水平拉力是无法克服的。
这与前苏联学者关于断层附近水平应力趋向于无限大的结论是一致的。这个由天体引潮力通过地幔楔子的力学作用产生出的趋向于无穷大的海底扩张力在量级上足够推动全球的板块运动,并产生大陆漂移。这也是迄今为止实际观测和理论证明可推动地壳运动的最大力源。这个力推动全球板块运动产生巨大能量,地震只是其中微不足道的一小部分。
RAB=RAC这两个力是以大洋中脊轴线为中心相互对称的。而大洋中脊两侧洋壳板块其磁异常条带宽度、地形地貌,年龄等亦是对称的。（18）对称的洋壳只能是由对称的力源推动产生的。
现在我们再以大洋中脊一侧板块为研究对象作受力分析。（图4）另一侧与之对称。
当中脊断面张角α大于0时,板块受到地幔楔子的反力F垂直中脊断面,此时F可分解成两个分力,即f1和f2。其中 f1就是使板块上翘弯曲的力。左右两侧的f1是大洋中脊隆起的成因。两侧的f2则是最终推动海底扩张的水平力。




　　　　　　　
　　　　　　　图（4）
六、结论
天体引潮力是海底扩张的主要力源。海底扩张力推动了全球板块的褶皱，平移、消亡运动，但它并不是板块运动的唯一力源。
热带气旋产生的台风登陆而最终消失,其巨大能量的一部分在接触山脉、平原的过程中,以力的形式转移给了地壳，也转移给了海洋产生洋流。
洋流的能量也以力的形式转移给了洋壳。
随着大陆的出现,地球的运动也产生变化。当太平洋面对天体引潮力最大（即行星的食、冲、掩、凌、合等近地天相）方向时,潮汐带动的海水总量大于非洲面向引潮力最大方向时潮汐海水总量。在这个过程中地球的重心产生移动。这种重心移动是一种有规律的振动,这对非洲的地壳是一种冲击。
发现大陆漂移现象的奥地利学者魏格纳认为地球固体潮汐这种弹性潮汐有可能对地壳移动给予冲击。（19）非洲大裂谷应是一种证据。
太阳活动引起地壳的旱、涝、寒、暖,通过对地壳负重的改变产生地壳的形变运动。
小行星偶然撞击是干扰地壳板块运动的强大外力。撞击地球造成墨西哥湾的小行星穿进北美地壳,冲入岩浆，拉动地幔物质向下运动,破坏了洋壳挤压力的平衡,引起北美地壳内地幔物质水平牵引向东让位移动了原已下潜的太平洋底的东部板块，使之消失，而太平洋中脊也向东靠进了北美大陆,偏离了原来的力学中心位置。大西洋中脊则被向西拉曲。
如果没有偶然的强大外力干扰,在原有海底扩张的力学体系中,太平洋中脊应位于夏威夷群岛一线。
哈雷慧星撞击木星的现实向全人类发出了接受地球科学发展的新成果共同预防星击灾难的警报,人类应该承认少数科学家关于小行星撞击墨西哥湾的事实。（从墨西哥湾和加勒比海的形状推测,当时撞击地球的小行星可能有2至3颗，同一次先后间隔顺序撞地。类似痕迹在地球表面不仅一处。）
地壳旋扭构造（20）证明来自地下上涌的热液会产生旋转运动。这附合宇宙的旋转规律：宇宙中的天体物质在宇宙的场物质中运动时会产生旋转运动。这与水、大气及电磁的旋转机制相似。
人类活动产生的力,如核爆、战争、矿爆、连续炸倒大批建筑物，超大型城市的扩建、水库、全球变暖等也是对地壳施力破坏自然力系平衡的一种形式。
其中，全球变暖导致地球南北极冰雪融化，融水流向赤道两侧，全球海平面上升。数量巨大的海水迁移，使赤道附近地壳负重增加，产生形变，赤道圈直径收缩变小。两极因冰水移走，地壳负重减轻而抬升，地球被沿极轴拉长。这一系列强烈的形变运动在地壳内赤道两侧沿纬线方向产生巨大水平挤压应力，同时，会在美洲太平洋沿岸南北走向的大断裂带及大西洋中脊等产生严重的地壳运动现象。地震将增加。
地震研究发现太阳对地球的光压会产生一种对地壳的轧展效应。
总之地壳的板块运动是上述多种力合力作用的结果。这些力也是地震和地蠕的力源。
天体的相对运动位置是影响地壳运动并产生地震的最主要成因，也是地震预测预报科学需要根据的最经常最主要的现象。


注释目录
(1)、《海陆的起源》　　　　　　　　　P134
(2)、《地壳应力的状态》　　　　　　　P2
(3)、《地壳应力的状态》　　　　　　　P10
(4)、《地壳应力的状态》　　　　　　　P10
(5)、《地壳应力的状态》　　　　　　　P12、P13
(6)、《地壳应力的状态》　　　　　　　P29
(7)、《地壳应力的状态》　　　　　　　P45
(8)、《华北地区地壳应力场》　　　　　P108
(9)、《海洋底地球科学》　　　　　　　P103、P104
(10)、《地震》杂志1998年第一期载文《地壳轧展效应
对地震成因的解释》　　　　　　　　　　　P90
(11)、《球面天文学和天体引力学引论》 P57、P1l9
《现代行星物理学》
(12)、《用倾斜仪观测地壳形变》　　　 P60
(13)、《固体潮释文集》　　　　　　　　P1、P55
(14)、《潮汐、海潮、陆潮、气潮》　　　
(15)、《环境变迁》　　　　　　　　　　P227、P228
(16)、《环境变迁》　　　　　　　　　　P245
(17)、《海洋科学》杂志1998年第5期　 P67
(18)、《海洋底地球科学》　　　　　　　P59
《海洋科学》杂志1998年第5期　 P65
(19)、《海陆的起源》                  P167
(20)、《旋扭构造》
(21)、《大陆漂移》　　　　　　　　　　P110第1-7行

好！

王金甲

＂壳幔弦动＂才是大陆漂移的动力源！