汶川8.0级大地震的根源和成因

汶川8.0级大地震的根源和成因

                    ——决不是板块俯冲

虞 震 东

（湖北省环境科学研究院，武汉市，430072）

 

摘   要

本文指出，宇宙线大的地面增强事件（GLE）对我国地震活动、对四川省地震活动和对汶川附近地区地震活动都有重要的影响。

宇宙线大GLE事件出现后，我国会发生接近8级的大地震，四川省会发生6级以上的地震，汶川附近地区会发生5级以上的地震。汶川8.0级大地震的主要根源是2005年1月20日出现的太阳宇宙线耀斑引起的有记录以来70多年里第二大的宇宙线GLE事件。汶川大地震的成因是：宇宙线环境增强使作用到地球的大量宇宙线在电离层产生电流系，再通过电磁感应在地球内部产生感应电流系，进而在地内铀、钍元素富集区产生燃烧腔，进一步引起地下核裂变燃烧和地下氢聚变燃烧，燃烧腔里面的高温高压最终把燃烧腔的围岩炸裂，产生了大地震和大断层。本文指出了在地震学界和地质学界占统治地位的用板块运动来解释大地震成因的板块构造学说的致命性缺陷和板块运动没有驱动力以及板块构造学说无法预报大地震这些关键性缺陷。中国地震部门在汶川大地震发生前没有反应、没有作为的状况和对板块构造学说的盲从有着重要的关系。

关键词：汶川大地震    根源  成因  宇宙线环境  大GLE事件  地下核燃烧  板块构造学说

 

 

2008年5月12日的四川省汶川8.0级大地震造成了严重的灾害。它导致死亡6.9万多人，失踪1.8万多人，受伤37万多人，重灾地区面积超过10万km²。这场大灾害凝聚了中华民族，抗震救灾的历程震撼人心。这个大地震及其救灾情况也使国际社会从另一个角度对中华民族有了新的了解。

人们都想知道这个大地震是怎样产生的，它的根源是什么。但是，现代地震科学对这两个问题却无法给出合理的解答。存在着致命性缺陷和根本性困难的板块构造学说对这个大地震无法给出合理的解释。对此，本文后面会加以讨论。

今年2月我国出版的学术专著《对地质学和地震学的思考》^[1]一书中提出了地震科学的宇宙线环境学说。这个学说对大地震的成因、根源、能量来源、地震前兆等13个地震基本问题提出了统一的、全新的解答。本文根据这个新学说结合汶川地区和我国地震的实际情况来研究汶川8.0级大地震的根源和成因。

1 汶川8.0级大地震的根源

研究发现，宇宙线环境增强，包括新星爆发、超新星爆发以及由太阳的宇宙线耀斑引起的宇宙线大的地面增强事件（GLE）等，对大地震活动有重要的影响。^[2-4]自上个世纪30年代至今共记录到6次宇宙线大GLE事件，它们的发生日期及增强幅度见于表1。^[5，6]

表1   宇宙线大GLE事件

* 高纬度海平面宇宙线中子成分增强数值。

 

1.1 宇宙线大GLE事件后汶川附近地区的地震

前面5次宇宙线大GLE事件出现后，汶川附近地区发生的地震情况^[7]见于表2。

表2  宇宙线大GLE事件后汶川附近地区的地震

顺序	宇宙线大GLE事件日期 年，月，日	地        震 时间      纬度   经度    地点     震级 年，月，日	时距* 年	距离** km
1	1942,2,28	1943,6,21  30.6oN  104.1oE  成都      5	1.3	80
2	1942,3,7
3	1946,7,25	1949,11,13 30.0oN  102.5oE  康定东    5.5	3.3	140
4	1949,11,19	1952,8,31  31.2oN  103.0oE  理县      5	2.8	40
		1952,11,4  32.0 oN  103.5 oE 黑水东    5.5	3.0	110
5	1956，2，23	1958,2,8   31.5oN  104.0oE  茂县、北川6.2	2.0	80

* 地震时间和宇宙线大GLE事件日期之间的时距。

** 汶川大地震震中（31 ^oN、103.4 ^oE）和各个地震震中的距离。

 

从表2看到，在前5次宇宙线大GLE事件出现后的1.3-3.3年的2年时间里在距汶川大地震震中这个点140公里的范围内都发生了5级以上的中强地震。其中，1956年2月23日的宇宙线大GLE事件后发生了6.2级的强震。这说明了，宇宙线大GLE事件会在汶川附近地区引起地震，一般是引起中强震或强震。

1.2 宇宙线大GLE事件后中国及附近地区的大地震

前面5次宇宙线大GLE事件出现后，中国及附近地区发生的7.7级以上大地震^[7，8]见于表3。

表3  宇宙线大GLE事件后中国及附近地区7.7级以上的大地震^*

*  因本文研究的需要，表中列出了四川省内发生的6级以上地震。

** 地震时间和宇宙线大GLE事件日期之间的时距。

 

对表3要作一些说明。第一，在1942年2月28日和3月7日的两次最小的大GLE事件后，表3中虽然没有7.7级以上地震，但中国及边界附近地区还是发生了多个小于7.7级的7级地震^[7]。同样，四川省虽然没有发生6级以上地震，但在这两个大GLE事件出现后2.4年的1944年8月3日在四川冕宁（28.5 ^oN，101.5 ^oE）还是发生了5.75级地震^[7]。第二，表3中1957年12月4日的8级地震虽然发生在蒙古，但该地震震中位置在新疆北端和黑龙江省北端连线以南600多公里，距我国边界只有200多公里，是和我国大地构造密切相连的地区。第三，从表3中看来，1949年11月19日的宇宙线大GLE事件对地震的影响似乎最大。但实际上在此期间另外还出现了特殊新星ηCar星的爆发^[9]。这颗星是银河系里质量最大和最亮的星之一，它对地球有很大的影响。它爆发的影响和1949年11月19日的宇宙线大GLE事件的影响叠加在一起，从而才引起了更强烈的地震活动。

表3说明了两个问题。第一，宇宙线大GLE事件对我国地震有重要的影响。我国及附近地区一般都会发生接近或达到8级的大地震。第二，宇宙线大GLE事件对四川省地震有重要的影响。四川省都会发生6级左右或更大的地震。

地震资料显示，汶川大地震发生前的一段时间里我国大地震活动罕见地平静，四川省强震活动也特别平静。这种不寻常的平静实际上是在酝酿着更严重的地震。直到2005年1月20日这个有记录以来第二大的宇宙线GLE事件出现后3.3年的2008年5月12日，汶川8.0级大地震突然发生了。终于，汶川附近地区应该发生的5级以上地震发生了，四川省应该发生的6级以上地震发生了，我国应该发生的接近8级的地震发生了。

根据本文总结出的上述关系，今后，当太阳的宇宙线耀班再引起大的宇宙线GLE事件时，我国地震部门应该及早做好准备，以应对汶川附近地区将要发生的5级以上地震、四川省将要发生的6级以上地震和我国将要发生的接近8级的大地震。从而争取把地震带来的灾害减小到最低程度。

1.3 汶川8.0级大地震的根源

以2005年1月20日的宇宙线大GLE事件为标志的宇宙线环境增强是汶川8.0级大地震的主要根源。在此要加以说明的是，宇宙线大GLE事件的增强幅度，只是一个标志或指标。并不是说增强了的那些宇宙线中子部分单独就能引起大地震。引起大地震的是相应的那个太阳宇宙线耀斑在爆发中产生的全部高能辐射，包括已知的和未知的各种高能辐射。

我们认为，还有一个重要的天文事件对汶川大地震也是有影响的。它就是2008年3月19日观测到的极为重要的γ射线暴GRB080319B。这个γ射线暴距地球约75亿光年。它的最令人惊奇的特点是它的光学余辉竟然达到视星等5.3^[10]_。也就是说，地球上的人们用肉眼竟然能看到大约75亿光年距离的天体爆发。这个爆发的能量该有多大！这个特点是前所未有的。

γ射线暴是宇宙大爆炸之后所知的最猛烈的爆发。它和暗物质、暗能量作为两个最大的谜团由20世纪留给了21世纪^[11]。它不是星系层次的现象，而是恒星级爆发现象。一般认为，大多数γ射线暴是大质量恒星燃尽核燃料后发生坍缩形成黑洞或中子星时产生的。它释放极为巨大的能量，可以高达10⁵⁴尔格/秒^[11]。这个爆发过程除产生γ射线、X射线、可见光和射电辐射外，还产生已知的和未知的各种高能粒子流。当地球上观测到γ射线暴的时候，那些在这个γ暴中产生的以非常接近于光速运行的高能粒子流很快也到达了地球。而在这个γ暴中产生的以超光速运行的超光速粒子则是在地球上观测到γ射线暴的时刻以前就到达了地球。这些作用到地球的由γ射线暴产生的各种高能辐射和物质肯定要在地球上产生它的影响。在新星爆发和大地震关系的研究中已经知道，恒星爆发的最亮视星等是反映它对地震影响程度的指标。最亮视星等达到3等的新星爆发就可能引起8级大地震^[4]。γ射线暴GRB080319B的最亮视星等已经达到5.3等。它和前者的视星等之差只有2个星等。但γ射线暴的爆发规模比新星爆发要大很多亿倍，从中产生的引起大地震的那些高能辐射和物质比新星爆发要远远大得多。所以，我们相信，GRB080319B这个γ射线暴要对地球有影响，要对地震活动有影响。也就是说，2005年1月20日的宇宙线大GLE事件反映的那个太阳宇宙线耀斑和γ射线暴GRB080319B的联合作用是汶川8.0级大地震的根源。

2 汶川8.0级大地震的成因

2.1 汶川8.0级大地震的成因

太阳宇宙线耀斑产生的太阳宇宙线和各种高能辐射作用到地球大气层后，在大气层的电离层里引起电离增强。由于在地磁场中运动，大气电离增强区域形成电流系。由于电磁感应，天空中的这个电流系在地球内部产生感应电流系。地球内部由导电性能良好和高电阻的不同岩石和矿物可以构成天然电阻器、天然电感器和天然电容器。它们组成的相应电路的频率和感应电流系频率相同时形成谐振电路并引起电路谐振，产生高电压或更大的电流。产生的大电流或高电压在地球内部产生击穿通道并进而形成一个不断燃烧的气化腔。在铀、钍元素富集区里，燃烧腔里的高温、高压到达某临界点后点燃核反应，出现铀、钍元素的核裂变燃烧或氢聚变燃烧。持续的核燃烧使燃烧腔内温度、压力继续升高，包围燃烧腔的围岩的受力相应不断升高。当围岩承受不住燃烧腔里的高温、高压时，围岩势必炸裂。这就发生了大地震，并产生相应的大断层。这就是大地震成因的地下核燃烧假说。这个假说的详细内容，请见参考文献[1]和[12]。

这个大地震成因假说的要点是：大地震是发生在地球内部的铀、钍元素富集区里；大地震是由地下核燃烧引起的围岩炸裂。在此，简单解释一下有关的几个问题。

第一，地球内部拥有丰富的铀、钍元素。地球物理学家傅承义院士指出：“地球每年由于地震所消失的能量其数量级约为10²⁷尔格。但地球每年仅由放射性物质衰变所产生的能量至少比这个数值高一个数量级”^[13]。这种衰变能主要是由铀、钍元素提供的。而铀、钍元素裂变产生的能量比它们在相同时间里产生的衰变能又要大得多。所以，地内的铀、钍元素为全球的地震活动提供能量是绰绰有余的^[1]。

第二，地下核燃烧包括铀、钍的核裂变燃烧和氢聚变燃烧两种。核裂变燃烧或称链式核裂变反应需要三个条件。一是有铀、钍元素，二是有中子，三是有中子慢化剂。在铀、钍元素富集区里，由放射性重元素的α衰变产生的α粒子和一些核素进行（α，n）型的核反应会产生中子^[1]。而地下水是很好的中子慢化剂。所以在一定的条件下，就会产生核裂变燃烧。关于氢聚变燃烧，这里指出两点。一是已经发现地球内部存在着天然氢聚变的情况^[14-16]。二是地球内部的天然氢聚变是通过地球内部产生的μ子的催化作用实现的。它的具体内容，作者将另文详述。铀、钍的核裂变燃烧和氢聚变燃烧产生的巨大能量使燃烧腔内温度、压力不断升高，最终导致大地震。

第三，在地下核燃烧的点火和随后的持续燃烧过程中，高温和地下水是两个很重要的条件。在矿物和岩石中含有结晶水。在高温时矿物才会发生脱水作用。结晶水析出形成地下水。而地下水对于地下核燃烧是非常重要的。在产生地下大电流的过程中，地下水起了谐振电路中导线的作用。在引起核裂变燃烧时，地下水起着中子慢化剂的作用。在氢聚变燃烧中，水中的氢原子是核聚变的原料。在地球内部，存在着巨量的水。其总量高达全部海洋里面水量的50倍之多^[17]。地下水为地下核裂变燃烧准备了很好的条件和用不完的核聚变原料。

第四，已经发现了地下核燃烧的证据。非洲西部加蓬共和国的弗朗斯维尔盆地有个奥克洛铀矿。这个铀矿在过去的地质时代里就发生过地下核燃烧，这是国际原子能委员会召开的会议的结论。这个地下核燃烧消耗了5吨的铀235^[18，19]。考虑到核燃烧中铀238的燃烧，实际的铀燃料消耗量比5吨还要多。奥克洛铀矿发生过地下核燃烧的事实对于大地震成因的地下核燃烧假说是有力的支持。

上述机理就是汶川8.0级大地震的成因。

这里应强调一点，因为地内有丰富的铀、钍元素和巨量的水，根据上述引起核裂变燃烧和氢聚变燃烧的不同机理，在一定的条件下，地球内部就会在铀、钍元素富集区发生地下核燃烧，从而就会在很多的地区引起大地震。也就是说，根据本学说可以判断，发生大地震的地区都应该是地下有着铀、钍元素富集区的地区。只不过这些铀、钍元素的深度是在地震的震源深度（多数在地下30公里左右）往下而已。

2.2 大地震地区和铀矿地区的关系

某位地质、地震学家提出了一个问题：“为什么正在开采的铀矿和钍矿富集区并不是强震发生的地方？为什么8级大地震发生的地方不是铀矿和钍矿富集区？”这个问题是很容易解释的。现说明如下。

首先，要区别两者的深度。大地震分为浅震和深震两类。浅震的震源深度一般在30公里左右。燃烧腔即铀、钍元素富集区在它下面。深震的震源深度就更深了。而可供开采的铀矿的深度很小，不超过几公里^[20]。一个铀矿床若隐伏在地下数百米深，就已经把它称为“盲矿”了。如澳大利亚的奥林匹克坝超大型铀矿床距地表为350米，加拿大阿萨巴斯卡盆地的西加湖超大型铀矿床距地表为450米^[21]。这样，上面问题的解释就是：在地下几百米或稍深一点的地方存在铀、钍矿并不等于在它下面的地下30公里往下深处也一定要存在铀、钍元素富集区；地下30公里往下深处存在铀、钍元素富集区也不等于在它上面的距地表几百米或几公里深处一定要存在铀、钍矿。地球几百米深处的矿物和深度30公里往下深处的物质并无绝对的对应存在关系。所以，考虑到两者的不同深度，上述问题就没有什么奇怪了。

但是，由于在从原始星云形成地球过程中的快速自转要引起铀、钍元素呈条带状分布和地球内部物质按相对密度进行的分异，不同深处的铀、钍元素分布也会表现出一定的关联。一个非常典型的例子是，存在着一条巨型的环太平洋铀成矿带^[20]。它不仅是一条深度为几百米或稍深一点的巨型铀矿带，由于地球元素的重力分异作用，在这条巨型带地下几十公里及更深的部位也存在着铀元素富集区。由于这条巨型铀富集带里在不同深度处发生的地下核燃烧，就产生了一条巨型的环太平洋火山带、一条巨型的环太平洋地震带和一条巨型的环太平洋造山带。这时，该地质、地震学家提出的上述问题就不成立了。巨型的铀矿带和巨型的大地震带在环太平洋地区就重合在一起了。再举一个例子，我国鄂尔多斯盆地存在着丰富的铀矿，铀资源量高达36.9—160万吨。与此同时，鄂尔多斯盆地及其附近地区也是8级大地震多发地区。公元996年11月在陕甘宁晋内蒙发生了一个特大地震^[22]。这是一个8级大地震。它发生在鄂尔多斯盆地内部。公元1556年1月23日  陕西华县的8级大地震^[7]是在鄂尔多斯盆地南部附近。公元1654年7月21日甘肃天水的8级大地震^[7]是在鄂尔多斯盆地西南部附近。公元1739年1月3日   宁夏平罗的8级大地震^[7]是在鄂尔多斯盆地西北部附近。公元1920年12月16日宁夏海原的8级大地震^[7]是在鄂尔多斯盆地西部附近。这么多8级大地震发生在鄂尔多斯盆地内部及盆地边缘地区！这是又一个铀矿区和8级大地震地区相重合的典型例子。

这样，该地质、地震学家提出的问题得到了清楚的解释。

在参考文献[20]中介绍环太平洋构造带内巨型铀成矿带时专门介绍了鄂尔多斯—四川前陆坳陷带，并指出这个地区“是目前寻找砂岩型铀矿的重要靶区” ^[20]。鄂尔多斯盆地是大地震的多发区，已经找到了丰富的铀矿资源。四川盆地也是大地震的多发区，相信也会有丰富的铀资源。至多只是埋藏得深一点而已。

3 汶川8.0级大地震决不是板块俯冲引起的

某单位召集一些权威专家对汶川大地震进行“会诊”，得出结论说：汶川大地震是印度板块向亚洲板块俯冲造成的^[23]。为讨论这个问题，先要简单介绍一下板块构造学说。

上个世纪60年代出现了板块构造的概念。板块构造学说的要点如下：它把地球岩石圈分成了6个或7个或10多个刚性板块（岩石圈包括了上部的地壳和下部的上地幔盖层，两者厚度之和平均为150公里^[24]，是固态物质）；软流层（它在岩石圈下面，是部分融熔物质，其厚度平均为100公里^[24]）下面的地幔的对流通过软流层在驱动着板块运动；各个板块之间相对运动导致的挤压或俯冲引起了大地震和构造运动。

3.1 板块构造学说的致命性缺陷

板块构造学说及其拥护者忽略了一个最基本的常识问题。即各个板块之间的边界必须要从地表一直断裂到软流层，板块之间才能发生相对运动；如果板块边界只是上部断裂了几十公里、下部的几十公里没有断裂而是连在一起的话，板块之间是不能发生相对运动的。地表虽然有大断裂带和大海沟之类的断裂，但并没有人证明过这些断裂的深度大到平均150公里直到软流层。而且，在地壳和上地幔盖层之间有个莫霍界面。板块边界上部的断裂通过莫霍界面后为什么还必须断裂？平均厚度为100公里稍多一些的上地幔盖层是固体岩石，作为地球的一个圈层它在全球是连成一体的。为什么在人们根据自己需要随意划分出的板块边界处下部的上地幔盖层一定要从上到下完全断裂100多公里？只要上地幔盖层在板块边界处没有断裂或没有完全断裂，地表大断裂带两侧的两个板块之间是不可能发生相对运动的。而板块构造学说却从来没有证明过哪怕是任何两个板块之间的一条板块边界确实从地表往下断裂了150公里，确实断裂到了软流层。何况，如果按地球岩石圈只分成六个板块来计算，全球的板块边界长度要达到大约十万公里；如果按岩石圈分成七个大板块再加上很多个小一些的板块^[24]来计算，全球的板块边界长度就是十几万公里。这么长的板块边界都要从地表往下断裂150公里直到软流层是根本不可能的。这就是说，因为板块边界的下半部是连成一体的，所以人们划分的那些板块根本是不会运动的。如果要说板块会运动的话，作为科学研究人员必须提供这十万公里或更长的板块边界都是完全断裂的证据。既然没有提供证据，人们为什么要相信板块构造学说？板块边界下半部的上地幔盖层是全球连成一体的固体圈层，只要它没有在这十万公里或更长的板块边界地方从上到下都完全断裂100多公里，板块运动从何说起？板块挤压和板块俯冲从何说起？引起大地震更是无从谈起。科学不是宗教，科学尊重理性和证据，不赞成盲从。这个常识性问题就成了板块构造学说的致命性缺陷。

地球通过大地热流现象不断在向宇宙太空散发着热量。这就要求地球内部必须不断地产生着热量，才能保证地球在至今已有45亿年的演化中不致成为一个冰冷的星球。为地球供热基本上是由地球内部的核转变能承担的。我国在上个世纪60年代和70年代就有学者提出了这个学术思想^[25]。地内产生的核能包括衰变能、裂变能和聚变能三种。在一段时期里，地球放射性物质的衰变能是固定的数量，而裂变能和聚变能的数量因为不同区域里地下核燃烧燃烧腔的产生和熄灭而处于动态变化中。所以，地球内部的核转变能对地球的供热是处在动态变化中的。这就要引起地球的热胀冷缩。它在地球表面就表现为高程会发生变化以及两点之间的距离会发生变化。这种现象如同气球上两点之间的距离会因气球内充气的多少而变化一样。各种手段观测到的因地球的热胀冷缩而表现出来的地球形变不能说成是板块的运动，它更不是大地震的成因。

3.2 板块运动没有驱动力

板块构造学说的创立者们把板块构造的资料和地幔对流假说相结合，提出了板块运动的驱动力机制——传送带模式：是地幔的对流驱动了板块运动。但是，地幔的运动速度小，板块的运动速度大。“运动速度很小的地幔如何能带动速度较快的板块移动呢？另外，绝大多数地幔热活动的中心都不与板块扩张的中心相对应，板块扩张中心的深部没有地幔物质上涌的现象，地幔对流环就难以形成。这些就成了传送带模式的致命伤”。^[26]即“传送带模式有问题，行不通。”^[26]“为什么固体地球表面的各个板块会运动？……有许多著名的学者早已提出了他们自己的看法……然而，事实上，至今上述问题仍然是困扰地球科学工作者的难题。”^[26]这就是说，拥护板块构造学说的国际国内的很多研究人员想方设法也无法解决板块运动的驱动力问题。这样，板块构造学说就成了一个没有驱动力却仍要板块运动的学说。这种情况下，大谈板块俯冲有什么科学价值？板块构造学说的认识误区在于，把地球的热胀冷缩当成了板块的运动。

3.3 板块构造学说无法预报大地震

板块构造学说提出至今已有40年的历史了。地球每年发生的7.0级以上大地震数目平均有十七八个。可是板块构造学说却始终未能用板块运动来成功预报过一次大地震。不能预报大地震的地震成因学说有什么用？解释地震成因的学说竟然无法预报大地震！从而也就无法检验。无法检验、无法证实的学说和神学、和宗教有多大的差别？

在没有对高达十万公里或更长的全球板块边界确实是从地表向下断裂150公里直到软流层的问题提供证明的情况下，在板块运动没有驱动力机制从而无法使人相信板块确实能运动的情况下，谈论印度板块向亚洲板块俯冲，而且，在青藏高原南面向下俯冲到厚度为200公里或更厚的亚洲板块下面的印度板块的继续向下俯冲竟然神奇到把构造应力向上集中到离地表只有10-20公里^[23]且距板块边界六七百公里远的汶川地下震源处来引起8.0级这么大的地震。这种说法是天方夜谭，是没有什么科学意义的。

汶川大地震发生前我国地震部门没有反应、没有作为和我国地震学界、地质学界对板块构造学说的盲从有重要关系。盲从扼杀了地震研究人员的探索精神。只有抛弃板块构造学说，中国的地震研究才会有希望，中国的地震预报才会有希望。

公元1556年大于83万人死亡^[7]的陕西华县8级大地震、公元1976年24万多人死亡的唐山大地震以及这次7万人死亡的汶川大地震都是发生在板块内部的大地震，它们给中华民族带来了巨大的灾难。中国的地震研究人员有责任对这些大地震的根源和成因给全中国人民作出解释。进而争取预报今后的大地震，以减轻它的危害。但是，板块构造学说对此毫无帮助。继续盲从板块构造学说、用它的套话说一些使人们无法相信的话语对研究中国大陆的大地震有什么帮助？不能预报大地震的板块挤压和俯冲学说对地震研究有什么用？为什么这种状况还要继续下去？中国的地震研究人员为什么还不愿意摆脱对板块构造学说的盲从呢？

 

 

参  考  文  献

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