地震的原理、能量来源，预测预报和无延时无盲区预警的方法-李宗洪
作者简介：李宗洪（1960— ）男，广东省兴宁市人，特聘研究员，国家公务员，业余理论物理学家，得出黑洞的黑影半径公式：，黑洞的最小质量：。发现地球磁场产生的原理，发现并计算出地核岩浆电量为：7.26×1028库仑。古文字研究学者：破译比甲骨文更原始的文字：“红崖天书”全文。业余地震学家，自立地震理论，攻克地震预测预报、预警难题。联系方式：手机：18122052519。微信：18923032189；E-mail：18923032189@189.cn摘要：通过对引起地震的岩石板块振动的原因、能量来源和转换的研究发现，提出了新的地震原理。根据新地震原理，提出通过观测地面变化和探测地震电场，预测地震形成孕育的区域和强度的预测预报方法；在预测预报的基础上，进一步通过观测地球磁场强度的直线下降和探测地震电磁波的出现，确定地震发生的时间；并可即时自动向预测的地震孕育区域发岀预警。发现了地核岩浆的正电量电能，阐述了地核电能转换为地震能的过程。提出了岩石板块的电容效应和岩石板块的逆压电伸缩、弯曲效应与地震的关系。提出地核岩浆电量与地球磁场产生的关系，并计算出地球球核的总电量；提出了通过测算岩石板块释放的电能来速算地震能量的方法。提出了利用地震台安置的遍布全国的一百多个精确定位器，观测地震发生前的地面水平位移和高度变化，实时掌握地震孕育的区域、振幅和强度。解决了地震无法预测和震中不能预警的问题。
关键词：地震的预测预报预警，地核岩浆的电能；板块的电容效应；板块两面之间的地震电压；地震板块的逆压电伸缩效应；地核电能转换为地震板块振动的机械能及转化为地震能量的计算方法；板块放电产生的地震电磁波。
0 引言
地震是怎样形成孕育的？地震的巨大能量又是从哪里来的？怎样转换的？并且在很短的“余震”间隔时间内重新积聚能量和转换的？怎样预测预报地震形成孕育的区域和强度？怎样无延时、无盲区预警地震？这些都是本编要回答和解决的问题。
1 地震的原理、能量来源及其转换
目前地震成因理论有三大假说：弹性回跳说，岩浆冲击说，相变说。但在解释地震的相关现象时会出现互相矛盾的情况，譬如主流地震理论认为：板块的断裂诱发板块震动而发生地震，而板块断裂是一次性的，但大地震发生后还要发生一万多次的“余震”，如汶川八级大地震从2008年5月12日截至2008年11月7日12：00共发生36144次的“余震”，延续至今。显然，在同一个地方不可能断裂几万次，而续发数万次的“余震”。有地震经念总结是：小震闹，大震到。大地震倒成了前面发生的小地震的“余震”了，明显不合逻辑。
据观测，地震是因为岩石板块的振动引起的。那么，岩石板块为什么会振动呢？大地震后又为什么会继续发生“余震”？地震和“余震”的能量又是从哪里来的？“余震”的能量又是怎样在很短的时间内得到补充和转换的？本编将从地震的原理和地震的能量转换原理阐述这些问题。
1.1地震消耗的能量
根据物理学定理，任何物体的运动都必须有能量。地震运动也不例外。据估算，一年中地球上全部地震释放的能量约为1018-1020焦耳。那么这些巨大的地震能量又是从何而来，又是怎样转换为地震能量的呢？
1.2地球获得太阳中微子的能量
太阳的中微子到达地球的1024个中微子中，有一个被地球俘获，地球一年中吸收太阳中微子的能量为9.26×1021焦耳。这些能量被地震、火山，地球对太空的热辐射等消耗掉，保持一种相对的地球能量收支平衡状态。否则，地球就会变成火球，地球就会爆炸。
1.3地震的能量来源和转化
地球把源源不断吸收到的太阳中微子能量，经过一系列的转换，转换为岩石板块振动的机械能。
1.3.1地球把吸收到的太阳中微子能量，直接转换为地核岩浆的热能，使地核岩浆的温度保持在4000至6000℃之间，成为地核高温岩浆。
1.3.2地球把吸收到的太阳中微子能量，转换为地核岩浆的正电离子电能。
地核岩浆的温度达到4000至6000℃，使岩浆处于离子状态，地核岩浆的等离子经过电子的热扩散，把自由负电子扩散至地核之外，导致地核成为带正电量的岩浆球核 。这种情况虽然是仅根据物理学上的电子的热扩散原理推论出来的，但可以从百度上搜索到的火山喷发放电图上得到验证（图1）。
地球带正电量的球核随地球自转，还会产生线速的电流，象电子的自旋产生磁极一样产生地球的磁极，这种球核的线速度电流产生的地球磁极与右手螺旋法则相符。因为地磁强度与球核的电量相关，当板块放电产生地震时，球核电量会大量急剧减少，磁场强度便会在地震发生的瞬间出现直线下降现象。发现地磁强度变化与地震发生的关系，意义重大，可以最大限度地获得地震预警逃生时间。
1.3.3地球磁场的强度与地球岩浆球核的电量的关系
要计算岩浆球核的总电量，我们需要知道磁场强度B、地球的半径R和旋转角速度ω。
己知：/B=0.4高斯/6371千米=6.3×10-9特斯拉/米（取地球地表赤道磁场强度的平均值）。
地球的半径R=6371千米。 旋转角速度ω可以通过地球的自转周期(一天)和地球自转的角速度(15度/小时)计算得到，
即ω=2π/(24小时*3600秒/小时)=7.27×10-5弧度/秒。 有了这些参数，我们可以使用安培环路定律(∮B·dI=μ0*I）来计算岩浆球核的总电量。安培环路定律告诉我们，穿过一个封闭曲面的磁通量等于磁感应强度B、曲面面积S和磁导率μ0的乘积。在这个问题中，我们可以将地球视为一个球面，那么曲面面积S就是地球的表面积，
即4πR2。磁导率μ0是一个常数，约为4π×10-7特斯拉·米/安培。
将上述参数代入安培环路定律，我们可以得到:
4πR2×B=μ0×I
其中，I是岩浆球核的总电量。
将数值代入，我们可以得到:
4π×(6371千米)2×6.3×10-9特斯拉/米= 4πt×10-7特斯拉·米/安培*I
解这个方程，我们可以得到：
I=(6371千米)2×6.3×10-9特斯拉/米/(4π×10-7特斯拉·米/安培)≈8.4×1023库仑/秒
地核随地球自转一周为24小时，所以岩浆球核的总电量Q约为8.4×1023库仑／秒×24×3600秒＝7.26×1028库仑。
注意，求解这个电量，涉及到地壳和地幔中的电流，地球内部的磁场等多种因素，涉及向量积分和几何关系，计算公式是基于简化和假设得出的，并不完全准确，只是为了说明地核中有巨大的电量，是它的线速度电流产生的地球磁场。
1.3. 4地球把吸收到的太阳中微子的能转换为板块周期性振荡的地震机械能
1.3.4.1岩石板块的电容效应和板块上下两面之间的电压/电场。
当带正电的地核岩浆侵入到岩石板块下面时，会使板块产生电容效应，板块下面接触岩浆的一面不断涌积带正电离子的岩浆，板块的另一面则感应积聚负电子电量，千米深的地下不同于地表，是无水绝缘的环境，岩石板块是不良导体，板块的上下两面之间便会产生电压/电场（图2）。
此外，板块的上下两人面之间还会出现约一千度的温差（图3），而产生温差电压 。但这个温差电场的能量比岩浆电能可以忽略不计。
当岩浆侵入板块的时候还会对近地表释放各种气体元素，造成地下水元素的变化和地电阻的异常，且被震前的观测所证实。
这种地震电场产生后，地面上的某种动物可能会因感应到异常的电场而表现为焦虑和恐惧，导致其行为异常或者试图逃离电场区域。地震电场的发现，对于令人困惑的地震光现家，与地震相关的所有电磁现象，就可以得到合理解释了，地震地场是产生所有与地震有关的电磁现象的原因和根源。专业设计的电磁探测仪，也可以在仍在发生“余震”的震中探测到这个地震电场/电压的存。
1.3.4.2岩石板块的逆压电伸缩效应与地面的水平位移
石板块上下两面之间的电压，会使板块发生逆压电伸缩效应，实际情况中还可能会出现板块弯曲振动现象，使板块发生水平位移和高度变化，有学者称为异动 。
这种现象与石英钟的原理：石英板块受到电压的作用而发生伸缩相同。使板块产生水平位移和高度变化，带动地面产生相应的变化，在地面出现地裂、地面升高、地翘等地震前的地面变化（图5），地翘还会导致井水位的变化。这种现象是可以通过卫星定系统的精确定位器可以随时掌握地面的水平位移和高度变化。是验证本原理的最直观、最容易的方法。根据地面的水平的位移和高度变化是预测地震形成孕育区域和强度最简单、最直观和最有效的方法。地磁强度直线下降的时刻，并且在同时探测到地震电磁波，则可以判断该地大地震发生的时间，判断是不是地震电磁波，一是根据是否与地磁强度直线下线的时间同时出现的电磁波，若是则是，二是信号在观测点附近异常的强烈。三、是地震波的波形和参数特征不同。
若要更准确地反映震级与地震的危害程度，以地面位移长度为标准，制定震级标准，可以避免同级地震因震源的深度和地质条件不同而造成的危害程度的差异。
逆压电伸缩效应是指当在压电材料表面施加电场/电压，因电场作用时电偶极矩会被拉长，压电材料为抵抗变化，会沿电场方向伸长，电场垂直方向收缩。石英块和岩石板块都属于压电材料，这种通过电场作用而产生机械形变的过程称为“逆压电效应”，在这种过程中还会产生应力和次声波，因此地震前地下会出现次声波，板块的逆压电效应实质上是地核岩浆电能转化为板块振动机械能的过程。
正压电效应和逆压电效这两种效应可以用以下公式表示：P=dTS=dE其中，P是晶体的极化强度，单位是C/m2，T是应力，单位是N/m2，d是压电常数，单位是C/N或m/V，S是应变，E是电场强度矢量，单位是V/m。1.3.4.3地震电磁波的产生原理
在地震的形成孕育过程中，岩石板块上的电压随着带电岩浆的不断涌积而不断增大，当电压增大到岩石板块的耐压极限时，板块会被击穿放电，发生如天空中的雷电放电似的地下雷电，放电产生强烈的地震电磁波，或称地震雷电波（图6）。一般情况下电压是不易将板块击穿放电的，但因各种岩石板块的耐压放电条件、金属含量不同，或因带正电岩浆、电离气体从板块的裂缝中渗透导电，放电时的电压和伸缩效应的程度不同，所以会发生不同强度的地震。
地震电磁脉冲波是根据物理学原理推导出来的是，也有据可证的：监控录下的震前数秒池塘中的鱼类突然跳跃的画面（图7），与板块放电产生地震电磁脉冲波的时间高度一致，因此，有充分的理由认为水中的鱼是因为受到异常强烈的地震电磁脉冲波的刺激而发生的应激反应。临震前的地磁干扰、收音机、电视机、雷达、照明灯等的异常反应，用强烈的地震电磁波的干扰就可以得到合理的解释和验证了。1.3.3.4岩石板块的振荡原理和周期性振荡，即发生地震和“余震”的原理。
岩石板块在电压的作用下，正在发生逆压电伸缩效应过程中，板块电场方向的垂直髙度会伸长、变髙，地面的水平方向会收缩，板块的纵向伸长产生地震的纵波；横向收缩产生地震的横波，有充分的理由认为，板块最大的垂直于地面的纵向伸长的长度，就是发生地震的纵波（P波）的最大振幅，地面水平收缩位移的最大长度就是地震横波（S波）的最大振幅，通过逆压电伸缩效应的长度就可以通过里氏震级公式换算成地震孕育的震级；在未经观测验证前暂且作为一种假设。板块上的地震电压随着岩浆的不断涌积而不增大，当电压增加到一定的板块耐压极限数值时，会击穿岩石板块放电，这时，正在使岩石板块产生逆压电伸缩效应的电压瞬间因放电而消失，岩石板块便以放电点为震源中心，地震波从震中以最大的振幅开始传播，振幅随着传播的距离逐渐减小。地震孕育期的水平位移越大振幅就越大，孕育地震的震级和造成的危害就越大。卫星定位器观察到的发生最大位移的区域将会成为震中。
当板块放电，发生地震后，随即，带正电量的岩浆又给板块充电，又发生逆压电效应，板块再发生伸缩，随着电压的升高，板块再次被击穿放电，再发生周期性地震，板块就如振荡电容器一样周期性地振荡，而不是板块反复断裂导致产生所谓的“余震”！地核岩浆为岩石板块的振荡源源不断地提供巨大的电能。这就是发生“余震”的原因。大地震发生一个月内的“余震”时间间隔是十几分钟左右，即十多分钟就能完成一次地震能量的积累和转换，周期性地“余振”不断。汶川大地震共发生13718次，美国的旧金山大地震至今百年还在“余震”，所以，板块的振动决不可能是板块的一次性断裂或破裂引起的，因为板块在同一个地方断裂或破裂一万多次是不可能的，地球一年要发生五百万次地震，板块就要断裂或破裂五百万次，地球就不会有板块存在了。
2地震的预报方法
研究清楚了地震的真正原理，就可以针对地震从形成孕育到发生的过程中，所产生的物质、媒介、现象进行探测、观测，掌屋地震形成孕育至发生的相关情况，有根据地对地震进行实时的预测、预报、预警。
2.1 通过探测地面变化，预测地震形成孕育的区域和强度，带正电的岩浆侵入到板块下面，会在板块的上下两面之间产生电压，电压会致板块产生逆压电效应，会致板块产生水平伸缩和高度变化，地面上发生相应的水平位移和高度变化，地面会变髙。利用GPS定位系统可以观察到一毫米的变化，在观测点上固定安置定位器，连接手机或电脑便可以随时观察位移长度！/。地面的水平位移长度，决定地震孕育的区域，振幅、强度，发生水平位移长度最大的地点，就是孕育地震震中的地点。当根据观察到的地面水平位移的长度经里氏震级自动计算，达到五至六级时，再向地震孕育区域的手机用户发出地震预报。
还可以利用专业设计的电磁探测仪，在地面上纵向探测地下岩石板上的电压，即地震电压，利用探测地震电压出现的区域，用于确定地震正在孕育形成的区域；用探测地震电压的大小，用于评估地震正在孕育的强度，地震电压的大小与地震强度的大小成正比，积累电压与震级的对应关系的经验数据，作为参数。实验证明逆压电伸缩效应过程中，会产生次声波，因此，通过观测次声波也可以作为地震预测的参考。
2.2无延时、无盲区的地震预警方法。
地震预警，是指地震己经发生，在地震波到达之前告诉人们避险。
2.2.1要实现地震预警必须先确定地震发生的时间和地点。在预知地震形成孕育的区域的情况下，可以用探测地震电磁波的出现，确定地震发生的时间。大地震发生时会同时出现地磁强度直线下降，磁力线干扰等现象。
2.2.2获得地震预警逃生时间
可以获得的地震预警时间为地震波从震源传播至设防人的时间减去这段电磁波传播的时间，电磁波传播需要的时间几乎为零，所以，可以获得地震预警的时间为地震波到达设防人所需要的时间。
这种利用探测地震电磁波进行地震预警的方法，比日本发明的利用地震的横波与纵波传播的速度差获得地震预警时间的方法，有很多优点：一是在已知并预告了地震形成的地点和强度的基础上的预警。二是没有预警的盲区，震中也能够预警。如果在造成伤亡的震中不能预警，对于减少地震造成的人员伤亡意义不大。三反应快，获得地震预警的时间多，无误报，因为日本发明的预警系统，至少要在地震发生6.2秒以后才能发出，所以，本编的方法至少比其多6.2秒的预警逃生时间。
2.3利用北斗卫星或GPS，因为大地震孕育形成阶段，板块会发生逆压电伸缩和未知的弯曲效应，又称电致伸缩效应，板块会带动地面发生水平位移和高度变化，地面会发生地裂、地翘现象。地面的最大水平位移就是地震孕育的最大振幅，可以根据振幅用里氏震级公换算成孕育的震级，位移长度最大的地点就是震中。而卫星能观察到毫米级的变化。可以利用地震观测站安置的遍布全国各地的精确定位器，用手机或电脑联网，观察地面的收缩位移长度和高度、经纬度变化长度，实时预测地震孕育的振幅和震级。当观察到地震形成孕育至的强度达到危害级别时，通过通讯系统自动发送给手机等用户避震。大地震形成孕育所需要的时间，据唐山大地震发生二个月前就出现地电阻异常推断，至少可以提前一周象天气预报那样实现实时跟踪预报。
2.4快速测报地震的能量。可以利用陈界宏博导团队建设的“四维跨圈层扰动监测系统”，探测地震板块放电的电压，放电的平均电流，放电时间，就能够几乎与地震发生的同时，测算出地震的能量换算成震级。
3. 结论
地球把吸收到太阳中微子的能量，转换为地核岩浆热能，再经过电子的热扩散转换为地核岩浆的电能，带正电的岩浆在高压作用下侵入板块，致使板块反生逆压电伸缩效应，转换为板块周期性振动，即地震的机械能。根据地震发生的原理，提出通过观测地面位移长度和通过探测地震的电场、电压，用于预测地震正在形成、孕育的区域和强度；在己有地震孕育预测预报的基础上，利用地震电磁波与地震波的传播速度差，获得预警时间。实现地震预报基础上的的无延时、无盲区的预警。
地球磁场是由带正电的岩浆球核自转的线速度电流产生。
参考文献
张先梅，万宝年：2024，HT一7托卡马克等离子体的热电子热扩散系数与等离子参数的关系，华东理工大学学报。
李宗洪：地震的成因和预报方法探讨，2010，第3期，防灾技术学院学报。
张立成，溥万举，余敏，陈长云，占伟：唐山古治Ms5.1地震断层位移协调比的短临异常分析，地震地磁观测与研究。
李宗洪：一种地震预测及预警的方法、系统、设备及介质，申请/专利号：CN202410846344.8。
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