天體引潮力是海底擴張的主要力源

1、天體引潮力是海底擴張的主要力源劉景春遼寧省丹東繼電器廠一九九八年十二月二十二日丹東二五年十一月七日丹東（第二稿）天體引潮力是海底擴張的主要力源劉景春前言大陸漂移學說和后來的板塊構造學說以及海底擴張學說在上世紀已被國際科學界確認。但其板塊運動的力學機制并未解決。海底擴張說證明了板塊運動的方向，但其主張的地內熱對流驅動海底擴張的機制缺乏實際觀測和理論的支持。由于科學門類界定的原因，長久以來地震科學還在尋找力源。正確地指出全球地震的力源是地震預測預報科學急待完成的任務。本文將首次根據(jù)潮汐和海底擴張的事實，運用垂直力向水平方向傳遞的力學原理揭示海底擴張的力源以及全球板塊運動的力學機制，并首次證明海底擴

2、張力在量級上足以推動全球板塊的運動，從而也找到地震和地蠕的力源。一、地殼的應力狀態(tài)地球表面布滿了褶皺。山脈的褶皺是在保持均衡下的一種壓縮。（1）以對地震波的分析為基礎，對上地殼和地幔震源的應力狀態(tài)研究表明總的來說是以擠壓為主。而且無論是地質觀測還是地震測量都表明垂直于年青山脈走向的壓力比沿其它走向要大得多。（2）這種水平壓力的存在是在不同深度的巖層中發(fā)現(xiàn)其中的剩余應力被證實的。在世界各地都發(fā)現(xiàn)了這種水平擠壓應力。波羅地海地盾、北美地臺、加拿大地盾、非洲利比里亞、贊比亞、埃及、薩秀嶺、西伯利亞、戈諾紹里亞下古生代、加里東褶皺帶、烏拉爾、頓巴斯煤礦、哈薩克斯坦、阿巴拉契亞、美國東部、澳大利亞東南、

3、塔什馬尼亞等上古代褶皺內部都有這種剩余應力。（3）加拿大西部、哥倫比亞、馬來西亞、伊朗、葡萄牙、阿來山脈、阿爾卑斯山、加利福尼亞較年青的中生代和新生代褶皺中，特別重要的是在常被看作是地殼張力起源的冰島450米深處發(fā)現(xiàn)壓應力。（4）其中挪威和瑞典北部和西北部最大壓縮方向是北西向，它垂直于形成挪威山脈的新構造隆起帶，垂直于斯堪得內維亞的重力異常等值線的走向和地震帶走向。地球物理分析表明，此北西向力的作用在地殼中的壓力垂直于大西洋海岸。葡萄牙、烏拉爾、阿來山均觀察到最大水平壓應力垂直于山脈走向。（5）褶皺、震源的應力方向和大地測量都表明水平壓應力是垂直于年青山脈和太平洋邊緣島弧以及阿爾卑斯喜馬拉雅山

4、和天山蒙古鄂霍茨克活動帶的。由測量結果確定的最大水平主應力方向與震源應力分布的資料是一致的。而地震分析表明震源處的水平壓應力比垂直壓應力高,其方向垂直于地震帶。（6）學者甚至認為,在斷層附近應力值趨向于無限大,因為巖石無法承受無限大的應力就破碎了。（7）在中國華北的結論是在近東西方向產生強大擠壓力。（8）通觀全球,環(huán)形海岸線包圍著毆亞大陸，亦即全球的水平擠壓力大體上共同指向歐亞大陸中的一片地域。圓環(huán)形向內水平擠壓合力作用的結果,必然產生中間某一地區(qū)隆起,這就是青藏高原的全球力學成因。這是全球力系平衡的結果,而不是一方單獨力作用的結果。其中喜馬拉雅山脈另有具體成因。對東經90度海嶺的海底考察證明

5、那里的兩片30號17號磁異常帶,其中位于海嶺西側的一片洋殼是向北運動的,而位于海嶺東側的另一片側曾是向南運動的。海嶺東西兩側的洋殼是同時共存的。那個曾經由北向南產生出海嶺東側洋殼的大洋中脊已經向北潛入到爪洼海溝之中了。那個己消失的大洋中脊在5千3百萬年前到大約3千萬年前的兩千萬年期間曾與現(xiàn)存南邊的大洋中脊同時存在。（9）而南邊的大洋中脊由南向北不斷地產生新的洋殼，它是海嶺西側洋殼的發(fā)源地。東經90度海嶺兩側洋殼的反向對錯運動證明了水平動力的存在,其海嶺走向標示著力的方向是直指拉薩，與喜馬拉雅山走向垂直，該南北向動力直接造就了喜馬拉雅山脈。兩千萬年內持續(xù)的雙洋脊強烈擴張是喜馬拉雅山與青藏高原的成

6、因。爪洼海溝至今仍是全球水平擠壓運動最強烈最復雜的地區(qū)。東經90度海嶺的南北走向證明其隆起由東西向的擠壓力維持著褶皺。它是全球總體擠壓的典范。地殼水平擠壓應力的存在其至可以在陸地上用肉眼直接觀測到。如埋在泥土中的石油管道被擠壓彎曲斷裂。（10）泥土是不傳遞拉應力的。石油管線斷裂后的彎曲方向直觀地標示了地殼水平擠壓應力的方向。我們可以得出結論說地殼總體處于擠壓應力狀態(tài)。但是總體擠壓并非是沒有拉張。褶皺是由很多彎曲面構成的。彎曲的地殼內自然在不同的位置存在不同的拉應力或壓應力。所以地球處處都可能存有拉應力產生的拉張斷裂。二、地殼的形變天文學最早發(fā)現(xiàn)了地殼的形變。在格林尼治測得的垂線偏差其成因是由于

7、泰吾士河的潮汐。在實際觀測地球極移時發(fā)現(xiàn)其成因之一是地球形變。天文學還發(fā)現(xiàn)了陸殼潮。（11）后來其他學者觀測到地殼中存在各種不同周期的波。長周期波周期性地增大和減少地球扁平的形式，顯示為一種地球形狀的脈動變化。主要的周期波為兩星期和一個月的潮汐波。周期波是一種繞地球由東向西移動的彈性波,各種潮汐引起地球表面每個點作周期起伏并引起微小的水平位移及大地傾斜。（12）對地球固體潮的研究發(fā)現(xiàn)地球其向徑變化可達0.5M。固體潮是唯一事先知其作用力（日月引力）的地球物理現(xiàn)象。（13）在潮汐作用于下海床起伏變化,紅海為0.75M,貝加爾湖為0.73M蘇伊士灣為0.67M。（14）對地球的冰期研究認為,冰期冰

8、蓋貯水造成海平面大幅升降,這種升降與造山運動相關。（15）顯然,海面升降引起地殼形變。美國一人工湖蓄水400億T，水面600平方公里。由于每平方英寸地殼承受140磅水壓力（66TM²）,在1935年1950年這15年間引起湖心地殼下沉177mm。（16）地殼因固體潮和負重而產生形變己是事實;但需要指出天體的潮汐形變是宇宙中一種普遍現(xiàn)象，包括大的星系。潮汐形變向兩個相反的方向同時發(fā)生。在地球上表現(xiàn)為地球整體反向的雙向隆起和復原,其現(xiàn)象之一是海平面的升與降。這與地殼因負重而產生形變不是同一現(xiàn)象。為了區(qū)別這一點，可以提出潮汐場的名詞。地殼在總體被潮汐場雙向拉長時，海洋潮汐重量變化所引起地殼

9、的單向形變，迭加在潮汐場雙向形變之上。因此洋殼內的應力大于陸殼內的應力。這是海底中心斷裂的力學原因。還有很多簡單的事實證明地殼存在形變，如干旱、洪澇區(qū)伴發(fā)地震，礦道內瓦斯氣體濃度經常變化。礦道內氣體濃度變化或泥土中管道變形不伴隨地震,證明地殼在蠕動。地蠕也是一種形變;褶皺是地蠕日積月累上千萬年后的產物。三、潮汐漲落使洋殼受彎曲疲勞破壞而斷裂。在天體引潮力作用下，地球上的海水產生潮汐漲落。潮汐運動使海水深度增減幾十厘米至十幾米,每一平方米洋殼增減負重幾千克至十幾噸,這些周期移動的海水在跨度上萬千米的洋殼上集合了巨大的能量，這個能量足以引起洋殼產生起伏運功,而且天文觀測已發(fā)現(xiàn)了這個現(xiàn)象。這種運功使

10、洋殼表面及莫霍面內的應力產生周期變化。這是洋殼周期地形變并恢復原形的運動。材料力學稱之為“彎曲疲勞破壞”。洋殼的這種形變運動次數(shù)一旦達到巖石材料的彎曲疲勞破壞強度極限,洋殼就會斷裂。巖石屬抗拉強度較低的脆性材料,洋殼必然在承受拉應力的一面首先斷裂。在幾十億年上百億次持續(xù)反復變化的應力作用下必然產生洋殼斷裂。那時火山、地震遍布全球，因為巖石圈同時達到疲勞極限。洋殼是一只巨大容器,其中心帶是應力最集中的地帶，斷裂首先在那里產生。這就是大洋中脊的產生地。太平洋夏威夷群島就是這種最先斷裂處,那里是未來的冰島。其早先的斷裂中心地帶即現(xiàn)在的大洋中脊已向東偏移與美洲海岸連接了。四、地幔物質楔入莫霍界面裂縫使

11、海底擴張。大洋中部洋殼在莫霍界面的斷裂處產生強大真空吸力，載有即時地磁信息的地幔物質被吸入填充其中。每吸入一次必有少量巖漿冷卻凝固在裂縫兩邊側壁上形成新的巖體,如同新增的楔子,這就是洋殼的“生長”。洋殼在水平與垂直方向上體積增加了，其莫霍界面的面積也增加了。新增加的地幔楔子,先是被洋殼的形變容納著,不能向兩側的板塊施力。這種地幔楔子可以改變力的方向。關于海底擴張的各種證據(jù)都是地幔楔子存在的證據(jù)。伴隨潮汐運動,洋殼所承載的海水產生數(shù)量變化,洋殼在自身彈力作用下垂直上升恢復原形。其上升時的舉力與下沉時增加的海水總重量是相等的。由于地殼的總表面積是不變的,所以洋殼上升必然恢復原形,大洋中部的洋殼裂縫

12、必然產生閉合運動,對裂縫中的新生巖體即地幔楔子產生水平擠壓力，新生巖體同時對兩側洋殼產生反力。反力作用在板塊上。至此,垂直方向上與海洋潮汐變量重力相等的洋殼舉力通過新生巖體即地幔楔子的力學作用轉換成了對洋殼裂縫兩側板塊的水平推力-海底擴張力。這就是天體引潮力通過地幔楔子力學作用轉換成對板塊水平推力的地空間能量交互轉換的天然機制。同樣機制使洋殼的上表面也產生斷裂,地幔物質涌出洋殼表面,產生新的洋殼,迫使老洋殼移開,實現(xiàn)海底擴張。（見圖1）B洋殼A漲潮（末斷狀）A為拉應力點B為壓應力點B 地幔楔子洋殼A1 A2漲潮（斷狀）B洋殼A1A2 C落潮B為拉應力點C為壓應力點B1 D B2洋殼A1 C A

13、2落潮洋殼恢復原形海底擴張示意圖（圖）大洋中部這種斷裂帶發(fā)展成了大洋中脊。其斷裂處的地幔楔子逐漸增厚造成海底洋殼水平擴張。海底洋殼擴張其一部分被全球的褶皺容納，另一部分被擠壓潛入板塊下部,從而保持地球總表面積不變。海底擴張力的水平擠壓作用是大洋中脊隆起的主要成因。由于水平擠壓導致擴張中心兩側板塊邊緣上撓彎曲而成大洋中脊隆起。對發(fā)生在大西洋中脊的近軸地震的斷層面解釋指出，與大洋中脊走向平行的傾角約45度至70度的斷層為正斷層，23度N大西洋中脊中央裂谷底部下6000M至700OM深處的微地震發(fā)生在斷層面傾角為30度或更大的正斷層上。（17）從力學的角度看這種帶傾角的斷面,屬于彎曲斷裂,因其斷面指

14、向曲率中心，并不向上，所以呈現(xiàn)傾角。五、地幔楔子作用的力學模型應該承認的事實是大洋中脊洋殼斷層的上表面必然是閉合的，下部必然是張開的。地幔物質被真空向上吸入裂縫，凝固的形狀呈上窄下寬的楔子形。因為對胚胎大洋的考察發(fā)現(xiàn)洋殼擴張初期其上部曾長期閉合的事實。（21）而大洋中脊近軸地震則證明下部先有擴張活動，上部相對平靜。取大洋中脊擴張中心裂縫內載有最新地球磁場信息的地幔楔子A為研究對象，在洋殼隨潮汐運動而上升時作受力圖（圖），對楔子A作受力分析：A受三個力的作用而平衡：1、洋殼上升的舉力P(等于某一時間天體引潮力所移動地球單側海水變最總和)2、左側洋殼對A的擠壓力RAC3、右側洋殼對A的擠壓力RAB

15、其中的方向為垂直向上，RAB、RAC的方向與水平面夾角為。建立座標系，如圖（3） P左側洋殼右側洋殼RAB RAC 地幔楔子圖（2）圖（3）由P、RAB、RAC三個力組成平面力系,根據(jù)力系平衡條件,所有力在X軸投影之合為零，所有力在Y軸投影之合為零,聯(lián)立方程組:X=0 即RABCOS+RACCOS=0 -Y=0 P-RABSIN-RACSIN=0 -解方程組:由分別得出：RAB=RAC - RAC =P/2SIN -對式討論：當洋殼自動恢復原形時，裂縫閉合,即夾角趨近于零，歸于極限問題。同時，RAB、RAC的方向亦趨近水平向。即LimRAC=LimP/2SIN 其中SIN0 0 00從而Lim

16、P/2SIN 0 所以LimRAC0所以 RACRAB可見地幔楔子受到的左右兩側板塊的水平力趨于無窮大。于是得出結論，地幔楔子對兩側板塊的水平反力也趨于無窮大,其方向相反,這個水平反力就是海底擴張力,也是全球擠壓應力狀態(tài)的主要力源。如此強大的水平擠壓應力，憑熱液的水平拉力是無法克服的。這與前蘇聯(lián)學者關于斷層附近水平應力趨向于無限大的結論是一致的。這個由天體引潮力通過地幔楔子的力學作用產生出的趨向于無窮大的海底擴張力在量級上足夠推動全球的板塊運動,并產生大陸漂移。這也是迄今為止實際觀測和理論證明可推動地殼運動的最大力源。這個力推動全球板塊運動產生巨大能量,地震只是其中微不足道的一小部分。RAB=

17、RAC這兩個力是以大洋中脊軸線為中心相互對稱的。而大洋中脊兩側洋殼板塊其磁異常條帶寬度、地形地貌,年齡等亦是對稱的。（18）對稱的洋殼只能是由對稱的力源推動產生的?，F(xiàn)在我們再以大洋中脊一側板塊為研究對象作受力分析。（圖4）另一側與之對稱。當中脊斷面張角大于0時,板塊受到地幔楔子的反力F垂直中脊斷面,此時F可分解成兩個分力,即f1和f2。其中 f1就是使板塊上翹彎曲的力。左右兩側的f1是大洋中脊隆起的成因。兩側的f2則是最終推動海底擴張的水平力。 f1 f2斷面圖（4）六、結論天體引潮力是海底擴張的主要力源。海底擴張力推動了全球板塊的褶皺，平移、消亡運動，但它并不是板塊運動的唯一力源。熱帶氣旋產

18、生的臺風登陸而最終消失,其巨大能量的一部分在接觸山脈、平原的過程中,以力的形式轉移給了地殼，也轉移給了海洋產生洋流。洋流的能量也以力的形式轉移給了洋殼。隨著大陸的出現(xiàn),地球的運動也產生變化。當太平洋面對天體引潮力最大（即行星的食、沖、掩、凌、合等近地天相）方向時,潮汐帶動的海水總量大于非洲面向引潮力最大方向時潮汐海水總量。在這個過程中地球的重心產生移動。這種重心移動是一種有規(guī)律的振動,這對非洲的地殼是一種沖擊。發(fā)現(xiàn)大陸漂移現(xiàn)象的奧地利學者魏格納認為地球固體潮汐這種彈性潮汐有可能對地殼移動給予沖擊。（19）非洲大裂谷應是一種證據(jù)。太陽活動引起地殼的旱、澇、寒、暖,通過對地殼負重的改變產生地殼的形

19、變運動。小行星偶然撞擊是干擾地殼板塊運動的強大外力。撞擊地球造成墨西哥灣的小行星穿進北美地殼,沖入巖漿，拉動地幔物質向下運動,破壞了洋殼擠壓力的平衡,引起北美地殼內地幔物質水平牽引向東位移動了原已下潛的太平洋底的東部板塊，使之消失，而太平洋中脊也向東靠進了北美大陸,偏離了原來的力學中心位置。大西洋中脊則被向西拉曲。如果沒有偶然的強大外力干擾,在原有海底擴張的力學體系中,太平洋中脊應位于夏威夷群島一線。哈雷慧星撞擊木星的現(xiàn)實向全人類發(fā)出了接受地球科學發(fā)展的新成果共同預防星擊災難的警報,人類應該承認少數(shù)科學家關于小行星撞擊墨西哥灣的事實。（從墨西哥灣和加勒比海的形狀推測,當時撞擊地球的小行星可能有2至3顆，同一次間隔幾秒先后順序撞地。類似痕跡在地球表面不僅一處。）地殼旋扭構造（20）證明來自地下上涌的熱液會產生旋轉運