“俯冲带”似乎是个伪命题

陈立军

 

摘要:本文依据作者的地震地热说原理,采用美国ANSS地震目录、Smithsonian Institution的火山资料、Mantle Plumes网站的地幔柱坐标以及日本气象厅的本地地震数据,研究认为“俯冲带”似乎只是一个伪命题,不值得加以推崇。日本的人民受害最深,自当觉醒。

关键词:地震地热说,地震柱构造(SCT),壳下地震,地幔柱,俯冲带

 

1引言

我国自上世纪70年代初引入“俯冲带”概念以来,迄今成为一个时髦的观念,可以用来解释所有地震与火山的成因。因为这个概念与作者地震地热说中的“地震柱构造”概念有冲突,本文不得不探讨一下它们之间的关系。

 

2地震柱构造的概念及其分布特征

自上世纪末到本世纪初,作者研究美国北加利福利亚地震数据中心的ANSS地震目录,发现全球中、深源地震活动成簇出现,于是发现了地震柱构造的概念(seismic
cone tectonic
,以下简称SCT)。经过仔细研究、分选,最后确立了全球24个地震柱构造[1-6],如图1所示。

1963-2025年全球M4+地震总数为547,68124SCT囊括了513 205个地震,占地震总数的93.7%,而且包含平均地壳深度35 km往下的几乎所有壳下地震。

SCT是地震地热说的物质基础和构造根基,也是壳内强震与火山喷发的能量来源,或许也是某些全球性灾变的诱因和解析。

毋庸置疑,地震柱构造的创立与研究,是全球地震学界最大的科学课题之一。

 

图1 全球地震与火山的分布及地震柱构造的划分

(据ANSS地震目录,M4.0+,1963-2025.4.18)

Figure 1 Distribution of global
earthquakes and volcanoes and the division of seismic cone tectonics

(According to the ANSS Seismic
Catalog,M4.0+,1963-April 18,2025)

 

1说明:墨绿色圆圈为深度35
km
以内的壳内陆震,墨绿色圆点为深度35-100
km
内的壳下地震(下同),天蓝色圆点为深度100-300
km
内的地震,蓝色圆点为深度300-500
km
内的地震,橘色圆点为深度大于500
km
的地震,最大深度约750
km

红色圆点为1038-2025M7.0+壳内强震,计919枚,含中国和美国的历史地震。

色三角形为1963-2025喷发过的火山,计313枚。

紫色六边形+X号为地幔柱,全球有坐标的共64枚。

实线、虚线、点划线为24个全球性SCT影响区示意图,计有:01#智利SCT02#厄瓜多尔SCT03#危地马拉SCT04#海地SCT05#白令海SCT06#鄂霍次克海SCT07#日本SCT08#中国珲春SCT09#北马里亚纳SCT10#马里亚纳SCT11#台湾及琉球SCT12#菲律宾SCT13#所罗门SCT14#西汤加SCT15#汤加SCT16#印尼SCT17#缅甸SCT18#兴都库什SCT19#地中海SCT20#地中海西口SCT21#南桑维奇SCT22#马尼拉SCT23#安达曼SCT24#北美洲SCTSCT的影响区不是固定地块,范围可大可小,依据研究目标而定,但核心影响区不变。

 

2.1地震柱构造的概念

地震柱构造的定义是:由中、深源地震震源密集而成的倒立圆锥体。

ANSS地震目录知道,全球M4+地震最大深度可达750 km。由于深部地震所释放的能量无法自由耗散,只能自下而上、逐层驱动、逐层积累,当地壳底部能量积累达到极限,从而推动地表断层运动爆发壳内强震,或者沿习惯性通道的火山喷发。壳内强震和火山喷发是释放地震柱构造能量的一对孪生兄弟。

震源深度本身也是一个值得纠结的事情。但是,有两点可以确信:

第一,地球物理学界公认的已知最大震源深度可达600-700 km

第二,地震目录中的震源深度从0700 km分布比较合理。

美国的ANSS地震目录做到了这一点。日本东京大学、欧洲地中海地震数据中心(EMSC)以及我国台湾地区的气象部门都做到了。即使只是相对的震源深度值,也是可取的。因为中深源地震是目前全球唯一能够通过仪器探测得到的上地幔的物理量,很是宝贵。

有人笃信美国和日本的“俯冲带”概念,却不相信美国和日本地震科学家们精心测定的地震目录,认为只是推测,似乎有点不公平。

直到本文的创作过程中作者才得以明白,美国地震科学家们为什么没有率先提出类似SCT的概念,因为北美洲极少壳下地震活动。详见图2的第24幅。北美洲和地中海西口有多个地幔柱,而地幔柱则是几乎没有壳下地震活动的。

 

2.2地震柱构造的分布特征

2.2.1全球SCT的平面分布

全球SCT的平面分布如图1所示。自西经30°的21#南桑维奇SCT向北到20#地中海西口SCT→向东到东经180°的15#汤加SCT→回头向北绕行环太平洋一圈,回到西经30°的21#南桑维奇SCT,构成一个M型的热机带。

热机带地处人类密集区,其壳内强震与火山喷发分别占全球的98%85%,通过SCT各自的地震史和火山史,结合地表的地壳构造体系以及前兆现象,可以探讨相关事件的预测方法。这是地震学界的头等大事。

总而言之,热机带的壳内强震是可以预测的,火山喷发也是可以预测的[7-21]

地幔柱以及大洋中脊的海岭构造统属冷机带,呈W型,对于热机带的地热活动起着消减和平衡的作用。冷机带几乎没有壳下地震活动,无法预测研究。好在它们都在海里,无关人类安危。

 

2.2.2全球SCT的立体图像

全球24SCT的三维立体图像如图2所示,SCT的空间分布参数见表1

不论SCT的深度有多大,几乎全部都是直立的圆锥体、椭圆锥体,或者新月状的锥体。有的SCT横向牵涉线度较大,比如05#白令海SCT11#台湾及琉球SCT16#印尼SCT19#地中海SCT等,皆由多个子柱构造组成。其子柱构造也是直立的圆锥体。01#智利SCT虽然有点倾斜,但从几何学的角度而论,与自立的等高正圆锥体可以等效研究。07#日本SCT情况较为特殊,下面还会讨论。

 

2 全球地震柱构造的三维立体图像

(据ANSS地震目录,M4.0+地震,1963-2025.4.18)

Figure 2 Three-dimensional image of
the global seismic cone tectonics

(According to the ANSS Seismic
Catalog,M4.0+,1963,April 18,2025)

 

1全球地震柱构造的M4+地震空间分布参数*

Table 1 Spatial distribution
parameters of M4+ earthquakes for global seismic cone tectonics

   

2.3地震柱构造的理论模型

地震柱构造的理论模型如图3所示,由影响区内的总体地震充填而成,可用于SCT及其子柱构造的独立研究。

理论模型中隐藏的红色柱体为P波高速异常体,可以通过地震层析成像技术检测到[5]

地幔柱中拥有的是P波低速异常体,与地震柱构造具有本质的区别[5]

火山喷发也因此而分类[22]:地震柱型火山喷发高度可达数千米上万米,人们只能逃离,比如意大的埃特纳火山、美国的圣海伦斯火山等[23];地幔柱型火山喷发最高几十米,大多呈溢流形在地面流淌,人们可以近距离观赏,比如夏威夷、海岭的火山以及非洲的火山等[24]

冰岛火山也是地幔柱型喷发,冲天万米是因为岩浆与冰川相互作用的结果,而并非从火山口的直接喷发,因此另当别论。

火山喷发多发生在SCT中心轴线的出地点附近,壳内强震则沿着地表构造体系可近可远,甚至发生在影响区的边缘。

“俯冲带”的本尼奥夫带,实质就是SCT的母线。母线过中心轴本来有任意多对,可偏偏选取其中由海洋指向大陆的一条,而且取单边的,有点没道理。

SCT自成体系,独立活动,互不干扰[25]。母线离开SCT圆锥体就没有任何意义。

环太平洋每个SCT取一条由大洋指向大陆的单边母线,人为地链接成环太平洋“俯冲带”,也不会具有任何地质的或者物理的构造意义。这等于是对地震柱构造的一种阉割,是站不住脚的。

 

  

图3 地震柱构造的理论模型示意图

Figure 3 Schematic diagram of the
theoretical model of the seismic cone tectonic

 

3说明:SCT是一个个倒立的圆锥体,由影响区内的总体地震的震源体密集充填而成。A区为SCT在地表的核心影响区,B区为稳态母线的横断面。所谓“稳态母线”是指母线连续,没有缺震的情况。锥体母线关于出地点O对称,过中心轴OZ有任意多对。A区半径r1B区半径r2及深度h1与母线的视出地角α有关,计算公式为“tanα=h1/(r1-r2)”。C区为起始震级确认的壳下地震最大震源深度h2的横断面,其理论视半径为r3SCT的理论深度h0的计算公式为“h0=r1/tanα”,r3为“r3=(h0-h2)tanα”。顶点ZC区的深度差为h3,在计算SCT的理论体积时,如果有必要,可以用h3r3扣除锥体尖端未能检测到地活动的锥体体积。理论锥体中心隐藏着一个红色柱体,是一个P波高速异常体,可以通过地震层析成像技术检测到[5]

 

3“俯冲带”的三个实例

3.1尼泊尔“俯冲带”

417#缅甸SCT18#兴都库什SCT的合体图。据友人介绍,尼泊尔“俯冲带”是俯冲的铁证。由图可见,1718两个SCT和尼泊尔的体量悬殊,天差地别,由尼泊尔“俯冲带”避开两个SCT的阻挡,带领印度洋块体俯冲到青藏高原之下,是不可能的。尼泊尔“俯冲带”顶多算是17#缅甸SCT的子柱构造。

作者(2013)曾经指出,帕米尔周边有一组特殊的地质现象,即喜马拉雅山脉、昆仑山脉、天山山脉、帕尔帕米斯山脉和苏莱曼山脉等5大山系,与青藏高原、塔里木盆地、图兰平原、赫尔曼德河平原以及印度河平原等5大洼地相间,构成一幅以帕米尔为中心的左旋旋扭图像[26]。这是“俯冲”一说造就不出来的。18#兴都库什SCT可能是它们的创造者。喜马拉雅山脉和昆仑山脉的西端有明显旋扭痕迹。兴都库什SCT的影响区向北可以延伸至贝加尔湖以远,而且向帕米尔中心拉出了一条被拖拽的图像。这些,在卫星地图上皆肉眼可见。

 

4 17#18#号地震柱构造的三维立体图像

(据ANSS地震目录,M4.0+地震,1963-2025.4.18

Figure 4 Three-dimensional images
of the structures of seismic cone No. 17 and No. 18

(According to the ANSS Seismic
Catalog,M4.0+,1963-April 18,2025)

“俯冲带”似乎是个伪命题

 

4说明:17#缅甸SCT最大深度184
km
18#兴都库什SCT最大深度400
km
。红色地震为尼泊尔“俯冲带”,最大深度115
km
。有1718等两个地震柱构造的阻挡,这个“俯冲带”要想带领印度洋块体俯冲到青藏高原之下是不可能的。

 

3.2太平洋西北角的“俯冲带”

507#日本SCT09#北马里亚纳SCT的合体图,称为079#日本本州SCT

079 SCT包含5个子柱构造,07# SCT三个,09#
SCT
两个。四腿八喳,构成超稳定的架构,无力可以撼动。

加上直立的10#马里亚纳SCT,以及直立的11#台湾及琉球SCT,完全能够阻止太平洋块体向着西边大陆方向的俯冲。

 

5 079#日本本州地震柱构造的三维立体图像

(据ANSS地震目录,M4.0+地震,1963-2025.4.18

Figure 5 Three-dimensional image of
the 079# SCT in Honshu, Japan

 (According to the ANSS
Seismic Catalog,M4.0+,1963-April 18,2025)

 

5说明:079#日本本州SCT包含07#日本SCT09#北马里亚纳SCT07#日本SCT包含东子柱、西子柱和北子柱3个分支。其实只要680
km
深的东子柱构造一支,就足以对抗太平洋块体向西的“俯冲”。09#北马里亚纳SCT包含西南子柱和西北子柱2个分支。2011.3.11日本M9.1地震属于07#日本SCT的单独活动。震后300天内09#北马里亚纳SCT没有响应,足以证SCT活动的独立性[15]

 

3.3马尼拉海沟“俯冲带”

22#马尼拉SCT图像如图222图幅所示。为了清晰起见,加附图如图6

马尼拉SCT中的台南子柱构造是一个直立的圆锥体,深度约250 km,未见俯冲迹象。

利用台湾地区的地震活动史以及火山活动史资料,结合台南地区的地震活动构造体系,足以解决台南地区的壳内强震与火山喷发预测的研究问题。效仿日本东南海槽的研究方法,只能造成错乱。

作者2020年在关于粤桂琼地区的一篇论文中指出,广西北流M5.2地震可能是台湾壳内强震的远场前兆性地震,结果于2022919日台湾台东发生M6.9地震,得到验证[20]

台北子柱构造也是直立的圆锥体,深度约300 km,属于11#台湾及琉球SCT,如图211图幅所示。

 

6 22#马尼拉SCT的三维立体图像

ANSS地震目录,M4.0+地震,1963-2025.4.18

Figure 6 Three-dimensional image of
Manila SCT No. 22

(According to the ANSS Seismic
Catalog,M4.0+,1963-April 18,2025)

 

6说明:22#马尼拉SCT立体图像,深度大于300 km;红色地震为台南子柱构造,深度接近300
km
。忽略这样的地幔中深层的地震柱构造,用海沟说事,学习日本东南海槽的研究方法,是不可取的。

 

3.4“俯冲带”是一个伪命题

本文的研究以及本节的三个例证,说明“俯冲带”是根本不存在的。

依据全球GPS水平移动速率矢量图可知,东半球整体呈顺时针旋转,西半球整体呈逆时针旋转,共同压迫太平洋,分裂大西洋,不存在哪儿向哪儿俯冲的问题[3]。地中海地震带如此,环太平洋地震带也是如此。

日本人们很是崇尚“俯冲带”的概念,总喜欢拿东南海槽说事,担心俯冲。一会儿担心日本会沉没,一会儿又说会发生大地震,要死29.8万人。

日本东南海槽深度只有3000+m,与SCT相比是小巫见大巫。它其实只是历史地震的遗迹,而并不是历史地震的动力来源。

研究一下日本科学家们精心制作的地震目录(120°-155°E20°-50°N1967-2025M0.5+地震总数3 709 414),就能知道,日本的壳内强震与火山喷发与东南海槽的些许异动基本无关,那些预测消息也就难以令人置信了[27]

 

4讨论

美国地球物理学家(2008)说:“目前我们还不能准确预报地震,甚至也许永远无法做到”(https://world.huanqiu.com/article/9CaKrnJwGTb)。这就是“俯冲带”们的典型思维。他们的说法影响很大,也很深远。

地震地热说自创立之初就一直在说,热机带的壳内强震是可以预测的,热机带的火山喷发也是可以预测的。但是作者的能力有限,2023年提前半年预测了一个中国的M7壳内强震,也没人相信[21]

学术观念的差异,人们司空见惯,本可以百花齐放,百家争鸣。本文就是试图据理力争,追求真相,大白天下。

可是,“俯冲带”不过舶来品,面对本土生长的学说,却有人或是邮件相威胁、或是博文被屏蔽,甚而屡屡出现无理由的“拒稿”现象,手段下作,令人不齿。

 

5结论

本文依据作者的地震地热说原理,采用美国ANSS地震目录、Smithsonian Institution的火山资料、Mantle Plumes网站的地幔柱坐标以及日本气象厅的本地地震数据,研究认为俯冲带似乎只是一个伪命题,不值得加以推崇。日本人民受害最深,自当觉醒。

 

本文感谢美国北加利福利亚地震数据中心(Northern California Earthquake Data Center)、Smithsonian
Institution(GVP
火山)Mantle Plumes以及日本气象厅等网站提供的数据与资料支撑,和中国国家灾研院泽仁志玛研究员、田优平硕士等的大力帮助,本刊编辑部为此付出了极大的艰辛,谨此一倂致谢。

2025.7.3

 

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The “subduction zone” seems to be a false proposition

Chen Lijun

Earthquake
Administration of Hunan Province (Retired), Changsha, 410007

Abstract: Based on
the author’s principle of the Seismo-geothermics, this paper adopts the seismic
catalog of the ANSS in the United States, the volcanic data of the Smithsonian
Institution, the Mantle Plumes coordinates of the mantle Plumes website, and
the local seismic data of the Japan Meteorological Agency. The study holds that
the “subduction zone” seems to be only a false proposition and is not
worthy of promotion. The people of Japan have suffered the most and should wake
up.

Keywords: Seismic-GeothermicsSeismic Cone Tectonic (SCT)Subshell earthquake, mantle plume,
subduction zone