天體引潮力是海底擴(kuò)張的主要力源

1、天體引潮力是海底擴(kuò)張的主要力源劉景春遼寧省丹東繼電器廠(chǎng)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(kuò)張的主要力源劉景春前言大陸漂移學(xué)說(shuō)和后來(lái)的板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)以及海底擴(kuò)張學(xué)說(shuō)在上世紀(jì)已被國(guó)際科學(xué)界確認(rèn)。但其板塊運(yùn)動(dòng)的力學(xué)機(jī)制并未解決。海底擴(kuò)張說(shuō)證明了板塊運(yùn)動(dòng)的方向，但其主張的地內(nèi)熱對(duì)流驅(qū)動(dòng)海底擴(kuò)張的機(jī)制缺乏實(shí)際觀測(cè)和理論的支持。由于科學(xué)門(mén)類(lèi)界定的原因，長(zhǎng)久以來(lái)地震科學(xué)還在尋找力源。正確地指出全球地震的力源是地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)科學(xué)急待完成的任務(wù)。本文將首次根據(jù)潮汐和海底擴(kuò)張的事實(shí)，運(yùn)用垂直力向水平方向傳遞的力學(xué)原理揭示海底擴(kuò)張的力源以及全球板塊運(yùn)動(dòng)的力學(xué)機(jī)制，并首次證明海底擴(kuò)

2、張力在量級(jí)上足以推動(dòng)全球板塊的運(yùn)動(dòng)，從而也找到地震和地蠕的力源。一、地殼的應(yīng)力狀態(tài)地球表面布滿(mǎn)了褶皺。山脈的褶皺是在保持均衡下的一種壓縮。（1）以對(duì)地震波的分析為基礎(chǔ)，對(duì)上地殼和地幔震源的應(yīng)力狀態(tài)研究表明總的來(lái)說(shuō)是以擠壓為主。而且無(wú)論是地質(zhì)觀測(cè)還是地震測(cè)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(yīng)力被證實(shí)的。在世界各地都發(fā)現(xiàn)了這種水平擠壓應(yīng)力。波羅地海地盾、北美地臺(tái)、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(guó)東部、澳大利亞?wèn)|南、

3、塔什馬尼亞等上古代褶皺內(nèi)部都有這種剩余應(yīng)力。（3）加拿大西部、哥倫比亞、馬來(lái)西亞、伊朗、葡萄牙、阿來(lái)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(yīng)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(gòu)造隆起帶，垂直于斯堪得內(nèi)維亞的重力異常等值線(xiàn)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(lái)山均觀察到最大水平壓應(yīng)力垂直于山脈走向。（5）褶皺、震源的應(yīng)力方向和大地測(cè)量都表明水平壓應(yīng)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(dòng)帶的。由測(cè)量結(jié)果確定的最大水平主應(yīng)力方向與震源應(yīng)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(yīng)力比垂直壓應(yīng)力高,其方向垂直于地震帶。（6）學(xué)者甚至認(rèn)為,在斷層附近應(yīng)力值趨向于無(wú)限大,因?yàn)閹r石無(wú)法承受無(wú)限大的應(yīng)力就破碎了。（7）在中國(guó)華北的結(jié)論是在近東西方向產(chǎn)生強(qiáng)大擠壓力。（8）通觀全球,環(huán)形海岸線(xiàn)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(nèi)水平擠壓合力作用的結(jié)果,必然產(chǎn)生中間某一地區(qū)隆起,這就是青藏高原的全球力學(xué)成因。這是全球力系平衡的結(jié)果,而不是一方單獨(dú)力作用的結(jié)果。其中喜馬拉雅山脈另有具體成因。對(duì)東經(jīng)90度海嶺的海底考察證明

5、那里的兩片30號(hào)17號(hào)磁異常帶,其中位于海嶺西側(cè)的一片洋殼是向北運(yùn)動(dòng)的,而位于海嶺東側(cè)的另一片側(cè)曾是向南運(yùn)動(dòng)的。海嶺東西兩側(cè)的洋殼是同時(shí)共存的。那個(gè)曾經(jīng)由北向南產(chǎn)生出海嶺東側(cè)洋殼的大洋中脊已經(jīng)向北潛入到爪洼海溝之中了。那個(gè)己消失的大洋中脊在5千3百萬(wàn)年前到大約3千萬(wàn)年前的兩千萬(wàn)年期間曾與現(xiàn)存南邊的大洋中脊同時(shí)存在。（9）而南邊的大洋中脊由南向北不斷地產(chǎn)生新的洋殼，它是海嶺西側(cè)洋殼的發(fā)源地。東經(jīng)90度海嶺兩側(cè)洋殼的反向?qū)﹀e(cuò)運(yùn)動(dòng)證明了水平動(dòng)力的存在,其海嶺走向標(biāo)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(dòng)力直接造就了喜馬拉雅山脈。兩千萬(wàn)年內(nèi)持續(xù)的雙洋脊強(qiáng)烈擴(kuò)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(yùn)動(dòng)最強(qiáng)烈最復(fù)雜的地區(qū)。東經(jīng)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(yīng)力的存在其至可以在陸地上用肉眼直接觀測(cè)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(yīng)力的。石油管線(xiàn)斷裂后的彎曲方向直觀地標(biāo)示了地殼水平擠壓應(yīng)力的方向。我們可以得出結(jié)論說(shuō)地殼總體處于擠壓應(yīng)力狀態(tài)。但是總體擠壓并非是沒(méi)有拉張。褶皺是由很多彎曲面構(gòu)成的。彎曲的地殼內(nèi)自然在不同的位置存在不同的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力。所以地球處處都可能存有拉應(yīng)力產(chǎn)生的拉張斷裂。二、地殼的形變天文學(xué)最早發(fā)現(xiàn)了地殼的形變。在格林尼治測(cè)得的垂線(xiàn)偏差其成因是由于

7、泰吾士河的潮汐。在實(shí)際觀測(cè)地球極移時(shí)發(fā)現(xiàn)其成因之一是地球形變。天文學(xué)還發(fā)現(xiàn)了陸殼潮。（11）后來(lái)其他學(xué)者觀測(cè)到地殼中存在各種不同周期的波。長(zhǎng)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(dòng)變化。主要的周期波為兩星期和一個(gè)月的潮汐波。周期波是一種繞地球由東向西移動(dòng)的彈性波,各種潮汐引起地球表面每個(gè)點(diǎn)作周期起伏并引起微小的水平位移及大地傾斜。（12）對(duì)地球固體潮的研究發(fā)現(xiàn)地球其向徑變化可達(dá)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(duì)地球的冰期研究認(rèn)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(yùn)動(dòng)相關(guān)。（15）顯然,海面升降引起地殼形變。美國(guó)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(fù)重而產(chǎn)生形變己是事實(shí);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(gè)相反的方向同時(shí)發(fā)生。在地球上表現(xiàn)為地球整體反向的雙向隆起和復(fù)原,其現(xiàn)象之一是海平面的升與降。這與地殼因負(fù)重而產(chǎn)生形變不是同一現(xiàn)象。為了區(qū)別這一點(diǎn)，可以提出潮汐場(chǎng)的名詞。地殼在總體被潮汐場(chǎng)雙向拉長(zhǎng)時(shí)，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(chǎng)雙向形變之上。因此洋殼內(nèi)的應(yīng)力大于陸殼內(nèi)的應(yīng)力。這是海底中心斷裂的力學(xué)原因。還有很多簡(jiǎn)單的事實(shí)證明地殼存在形變，如干旱、洪澇區(qū)伴發(fā)地震，礦道內(nèi)瓦斯氣體濃度經(jīng)常變化。礦道內(nèi)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(dòng)。地蠕也是一種形變;褶皺是地蠕日積月累上千萬(wàn)年后的產(chǎn)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(chǎn)生潮汐漲落。潮汐運(yùn)動(dòng)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(fù)重幾千克至十幾噸,這些周期移動(dòng)的海水在跨度上萬(wàn)千米的洋殼上集合了巨大的能量，這個(gè)能量足以引起洋殼產(chǎn)生起伏運(yùn)功,而且天文觀測(cè)已發(fā)現(xiàn)了這個(gè)現(xiàn)象。這種運(yùn)功使

10、洋殼表面及莫霍面內(nèi)的應(yīng)力產(chǎn)生周期變化。這是洋殼周期地形變并恢復(fù)原形的運(yùn)動(dòng)。材料力學(xué)稱(chēng)之為“彎曲疲勞破壞”。洋殼的這種形變運(yùn)動(dòng)次數(shù)一旦達(dá)到巖石材料的彎曲疲勞破壞強(qiáng)度極限,洋殼就會(huì)斷裂。巖石屬抗拉強(qiáng)度較低的脆性材料,洋殼必然在承受拉應(yīng)力的一面首先斷裂。在幾十億年上百億次持續(xù)反復(fù)變化的應(yīng)力作用下必然產(chǎn)生洋殼斷裂。那時(shí)火山、地震遍布全球，因?yàn)閹r石圈同時(shí)達(dá)到疲勞極限。洋殼是一只巨大容器,其中心帶是應(yīng)力最集中的地帶，斷裂首先在那里產(chǎn)生。這就是大洋中脊的產(chǎn)生地。太平洋夏威夷群島就是這種最先斷裂處,那里是未來(lái)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(zhì)楔入莫霍界面裂縫使

11、海底擴(kuò)張。大洋中部洋殼在莫霍界面的斷裂處產(chǎn)生強(qiáng)大真空吸力，載有即時(shí)地磁信息的地幔物質(zhì)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(cè)壁上形成新的巖體,如同新增的楔子,這就是洋殼的“生長(zhǎng)”。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?nèi)菁{著,不能向兩側(cè)的板塊施力。這種地幔楔子可以改變力的方向。關(guān)于海底擴(kuò)張的各種證據(jù)都是地幔楔子存在的證據(jù)。伴隨潮汐運(yùn)動(dòng),洋殼所承載的海水產(chǎn)生數(shù)量變化,洋殼在自身彈力作用下垂直上升恢復(fù)原形。其上升時(shí)的舉力與下沉?xí)r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(fù)原形,大洋中部的洋殼裂縫

12、必然產(chǎn)生閉合運(yùn)動(dòng),對(duì)裂縫中的新生巖體即地幔楔子產(chǎn)生水平擠壓力，新生巖體同時(shí)對(duì)兩側(cè)洋殼產(chǎn)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(guò)新生巖體即地幔楔子的力學(xué)作用轉(zhuǎn)換成了對(duì)洋殼裂縫兩側(cè)板塊的水平推力-海底擴(kuò)張力。這就是天體引潮力通過(guò)地幔楔子力學(xué)作用轉(zhuǎn)換成對(duì)板塊水平推力的地空間能量交互轉(zhuǎn)換的天然機(jī)制。同樣機(jī)制使洋殼的上表面也產(chǎn)生斷裂,地幔物質(zhì)涌出洋殼表面,產(chǎn)生新的洋殼,迫使老洋殼移開(kāi),實(shí)現(xiàn)海底擴(kuò)張。（見(jiàn)圖1）B洋殼A漲潮（末斷狀）A為拉應(yīng)力點(diǎn)B為壓應(yīng)力點(diǎn)B 地幔楔子洋殼A1 A2漲潮（斷狀）B洋殼A1A2 C落潮B為拉應(yīng)力點(diǎn)C為壓應(yīng)力點(diǎn)B1 D B2洋殼A1 C A

13、2落潮洋殼恢復(fù)原形海底擴(kuò)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(kuò)張。海底洋殼擴(kuò)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(kuò)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(dǎo)致擴(kuò)張中心兩側(cè)板塊邊緣上撓彎曲而成大洋中脊隆起。對(duì)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(xué)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(xué)模型應(yīng)該承認(rèn)的事實(shí)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(kāi)的。地幔物質(zhì)被真空向上吸入裂縫，凝固的形狀呈上窄下寬的楔子形。因?yàn)閷?duì)胚胎大洋的考察發(fā)現(xiàn)洋殼擴(kuò)張初期其上部曾長(zhǎng)期閉合的事實(shí)。（21）而大洋中脊近軸地震則證明下部先有擴(kuò)張活動(dòng)，上部相對(duì)平靜。取大洋中脊擴(kuò)張中心裂縫內(nèi)載有最新地球磁場(chǎng)信息的地幔楔子A為研究對(duì)象，在洋殼隨潮汐運(yùn)動(dòng)而上升時(shí)作受力圖（圖），對(duì)楔子A作受力分析：A受三個(gè)力的作用而平衡：1、洋殼上升的舉力P(等于某一時(shí)間天體引潮力所移動(dòng)地球單側(cè)海水變最總和)2、左側(cè)洋殼對(duì)A的擠壓力RAC3、右側(cè)洋殼對(duì)A的擠壓力RAB

15、其中的方向?yàn)榇怪毕蛏?，RAB、RAC的方向與水平面夾角為。建立座標(biāo)系，如圖（3） P左側(cè)洋殼右側(cè)洋殼RAB RAC 地幔楔子圖（2）圖（3）由P、RAB、RAC三個(gè)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(duì)式討論：當(dāng)洋殼自動(dòng)恢復(fù)原形時(shí)，裂縫閉合,即夾角趨近于零，歸于極限問(wèn)題。同時(shí)，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L(fǎng)imRAC0所以 RACRAB可見(jiàn)地幔楔子受到的左右兩側(cè)板塊的水平力趨于無(wú)窮大。于是得出結(jié)論，地幔楔子對(duì)兩側(cè)板塊的水平反力也趨于無(wú)窮大,其方向相反,這個(gè)水平反力就是海底擴(kuò)張力,也是全球擠壓應(yīng)力狀態(tài)的主要力源。如此強(qiáng)大的水平擠壓應(yīng)力，憑熱液的水平拉力是無(wú)法克服的。這與前蘇聯(lián)學(xué)者關(guān)于斷層附近水平應(yīng)力趨向于無(wú)限大的結(jié)論是一致的。這個(gè)由天體引潮力通過(guò)地幔楔子的力學(xué)作用產(chǎn)生出的趨向于無(wú)窮大的海底擴(kuò)張力在量級(jí)上足夠推動(dòng)全球的板塊運(yùn)動(dòng),并產(chǎn)生大陸漂移。這也是迄今為止實(shí)際觀測(cè)和理論證明可推動(dòng)地殼運(yùn)動(dòng)的最大力源。這個(gè)力推動(dòng)全球板塊運(yùn)動(dòng)產(chǎn)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(gè)力是以大洋中脊軸線(xiàn)為中心相互對(duì)稱(chēng)的。而大洋中脊兩側(cè)洋殼板塊其磁異常條帶寬度、地形地貌,年齡等亦是對(duì)稱(chēng)的。（18）對(duì)稱(chēng)的洋殼只能是由對(duì)稱(chēng)的力源推動(dòng)產(chǎn)生的。現(xiàn)在我們?cè)僖源笱笾屑挂粋?cè)板塊為研究對(duì)象作受力分析。（圖4）另一側(cè)與之對(duì)稱(chēng)。當(dāng)中脊斷面張角大于0時(shí),板塊受到地幔楔子的反力F垂直中脊斷面,此時(shí)F可分解成兩個(gè)分力,即f1和f2。其中 f1就是使板塊上翹彎曲的力。左右兩側(cè)的f1是大洋中脊隆起的成因。兩側(cè)的f2則是最終推動(dòng)海底擴(kuò)張的水平力。 f1 f2斷面圖（4）六、結(jié)論天體引潮力是海底擴(kuò)張的主要力源。海底擴(kuò)張力推動(dòng)了全球板塊的褶皺，平移、消亡運(yùn)動(dòng)，但它并不是板塊運(yùn)動(dòng)的唯一力源。熱帶氣旋產(chǎn)

18、生的臺(tái)風(fēng)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(guò)程中,以力的形式轉(zhuǎn)移給了地殼，也轉(zhuǎn)移給了海洋產(chǎn)生洋流。洋流的能量也以力的形式轉(zhuǎn)移給了洋殼。隨著大陸的出現(xiàn),地球的運(yùn)動(dòng)也產(chǎn)生變化。當(dāng)太平洋面對(duì)天體引潮力最大（即行星的食、沖、掩、凌、合等近地天相）方向時(shí),潮汐帶動(dòng)的海水總量大于非洲面向引潮力最大方向時(shí)潮汐海水總量。在這個(gè)過(guò)程中地球的重心產(chǎn)生移動(dòng)。這種重心移動(dòng)是一種有規(guī)律的振動(dòng),這對(duì)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(xué)者魏格納認(rèn)為地球固體潮汐這種彈性潮汐有可能對(duì)地殼移動(dòng)給予沖擊。（19）非洲大裂谷應(yīng)是一種證據(jù)。太陽(yáng)活動(dòng)引起地殼的旱、澇、寒、暖,通過(guò)對(duì)地殼負(fù)重的改變產(chǎn)生地殼的形

19、變運(yùn)動(dòng)。小行星偶然撞擊是干擾地殼板塊運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)大外力。撞擊地球造成墨西哥灣的小行星穿進(jìn)北美地殼,沖入巖漿，拉動(dòng)地幔物質(zhì)向下運(yùn)動(dòng),破壞了洋殼擠壓力的平衡,引起北美地殼內(nèi)地幔物質(zhì)水平牽引向東位移動(dòng)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(jìn)了北美大陸,偏離了原來(lái)的力學(xué)中心位置。大西洋中脊則被向西拉曲。如果沒(méi)有偶然的強(qiáng)大外力干擾,在原有海底擴(kuò)張的力學(xué)體系中,太平洋中脊應(yīng)位于夏威夷群島一線(xiàn)。哈雷慧星撞擊木星的現(xiàn)實(shí)向全人類(lèi)發(fā)出了接受地球科學(xué)發(fā)展的新成果共同預(yù)防星擊災(zāi)難的警報(bào),人類(lèi)應(yīng)該承認(rèn)少數(shù)科學(xué)家關(guān)于小行星撞擊墨西哥灣的事實(shí)。（從墨西哥灣和加勒比海的形狀推測(cè),當(dāng)時(shí)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(lèi)似痕跡在地球表面不僅一處。）地殼旋扭構(gòu)造（20）證明來(lái)自地下上涌的熱液會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)