《太极宇宙论（自然科学）》第九篇( 五 )
一、岩石受热的四种变化（一）温度不够高 ， 岩石保持固体状况 。（二）温度够高 ， 岩石变熔融 。（三）变熔融岩石在温度降低后凝固 。（四）极高温度使到熔融岩浆气化 。二、地幔物质在地壳运动的两个必然结果（一）在地壳运动的地幔物质熔穿地壳地幔物质在地壳运动并最终熔穿地壳的结果引起的地质现象是火山爆发 。（二）在地壳运动的地幔物质未能熔穿地壳但出现移位在地壳运动的地幔物质未能熔穿地壳但出现移位所引起的地质现象有很多：高原隆起、山脉隆起、板块移位、断层移位、地震、地壳下陷、盘地形成、温泉等现象 。三、地幔物质在地壳运动的固定模式按运动方向划分 ， 地幔物质在地壳运动的方向基本是三种：平移运动、向上运动、向下运动 。 与此相对应 ， 在地壳运动的地幔物质未能熔穿地壳但出现移位的的固定模式也有三种：平移运动模式、向上运动模式、向下运动模式 。（一）地幔平移运动模式“板块构造说认为软流层中的地幔物质由于热量增加 ， 密度减小 ， 体积膨胀 ， 产生上升热流 ， 上升的地幔物质遇到地壳底部向四周分流 ， 随着温度下降 ， 地幔物质密度增大 ， 又沉降到地幔中 ， 这一过程称为地幔对流 。 地幔对流是在缓慢的进行的 ， 对流活动的时间可达几千万年 ， 甚至几亿年 。 地幔对流是板块运动的主要驱动机制 。 ”（引与希望出版社出版《地球大百科》）地幔平移运动模式：地幔对流会将地壳底部的变成熔融状态的岩石推移带走 。地幔对流平移模式形成的现象：地壳岩层抵抗地幔热力推动的应力和地幔热力推动的力量差使到地壳平移 。平移运动模式的明显作用是使到板块、断层产生平移运动 ， 影响范围很广 。（二）地幔向上运动模式地幔向上运动模式：地幔将地壳上托或在地壳的裂纹中向上移动 。当地幔热力推动力量大于大气压力、地壳重力、地壳岩层抵抗地幔热力推动的应力之和时 ， 它们的力量差使到地壳上升 ， 可以形成高原、山脉、岩层皱褶、断裂、断层上升、地震、温泉等 。力产生作用时会找寻最小阻力的地方作为力的突破口 。 力的突破口常见有点状 。 由点连成线则成柱形；点面相连则成锥形 。地幔平移运动模型要向上突破成为地幔向上运动模型必然也会找寻最小阻力的地方作为突破口 ， 柱形、锥形就是地幔向上突破的形状 。柱形是地幔向上突破的最基本形状 。锥形是金字塔形 。 锥尖遇到阻力而钝化 ， 使到金字塔形变形为平台式的巨柱 。地壳中有许多或大或小的裂纹 ， 地幔物质向上突破遇到裂纹必然会分流而由单柱形发展成分叉柱形 。 火山的岩浆通道就是柱形和分叉柱形 。至此 ， 可将地幔向上运动模式的通道有分为三种：柱状岩浆通道、平台岩浆通道、珊瑚树状岩浆通道 。1、柱状岩浆通道2、平台岩浆通道平台岩浆通道和柱状岩浆通道的区别主要是柱的直径大小 。 当柱的直径大于柱的高度 ， 看上去更象平台 。平台岩浆通道要比柱状岩浆通道更宽 ， 影响范围次于对流平移模型而广于柱状岩浆通道模型 。 形成高原、山脉、岩层皱褶、断裂、断层上升、地震等现象 。3、珊瑚树状岩浆通道柱状岩浆通道模型和珊瑚树状岩浆通道的区别在于是否形成分叉柱形 。（三）地幔向下运动模式地幔向下运动模式：在地壳中的地幔向地心方向移动 。当地幔热力推动力量小于大气压力、地壳重力、地壳岩层抵抗地幔热力推动的应力之和时 ， 它们的力量差使到地壳下降 ， 可以形成盘地、地壳下陷、地震、山洞等 。第九节 浅析夹心地壳在浅层地震过程中的受力状况
一、地震过程的三个环节一个地区发生一次构造地震的过程主要分三个环节：地震形成、地壳的上下震动、地壳震动平息 。三、地震研究的主要对象地震过程中 ， 危害最大的是地壳变形和运动 。 地壳在地震过程中的变形和运动是地震研究的主要对象 。二、引起地震的多因素引起地震的多因素：地核运动、地核物质侵入地幔的冲击、地幔物质运动对地壳推动作用、地幔物质侵入地壳的冲击、地幔物质推动地壳断层之间的相互挤压、地壳岩层的应变、大气层压力的影响、海洋等液态水压力的影响、外星体的引力影响、外星体的磁场力影响、外星体的撞击、人为破坏的影响等 。在经典力学中 ， 为方便人们力解 ， 一般是抽取两个物体来研究力的相互作用 。实际中 ， 发生力的相互作用的两个物体常常和他方物质紧密联系 。 抽取两个物体来研究力的相互作用只是经典力学理论的理想条件 ， 实际环境的条件比起理论的理想条件要复杂得多 。地震是多因素引起 ， 不能生搬硬套经典力学理论的理想条件 ， 只是考虑地幔和地壳两者关系去分析地壳的受力状况 。只是考虑地幔和地壳两者关系去分析地壳在地震过程中的受力状况会遇上难以解决的问题 。 例如 ， 地震和气象变化就很难获得联系 。在地震过程中 ， 地壳受力状况复杂多变 。 分析地壳在地震过程中受力变化必须考虑多因素的影响 ， 考虑多方关系 。四、分析地壳在浅层地震过程中的受力状况必须遵循牛顿第三定律牛顿第三定律是力学中的重要定律 ， 在分析地壳在浅层地震过程中的受力状况必须遵循牛顿第三定律 ， 同时研究作用力和反作用力对地震的影响 。不区分理论条件和实际条件 ， 只考虑地幔和地壳两者关系 ， 有人认为使地壳震动的作用力和反作用力是压力和应力 。 这种认识未能做到理论联系实际 。地壳是夹心的 ， 在地壳连接大气层和地幔的两侧形成强大的压力差 。 不为零的压力差形成压差力 。 考虑地壳、大气层、地幔三者关系 ， 形成地震的作用力和反作用力就是压差力和应力 。 在研究地震的过程中 ， 就要同时研究压差力和应力 。五、在地幔向上运动模式下 ， 浅析夹心地壳在浅层地震过程中的受力状况（一）地震形成的力学分析浅层地震形成分成两个部分：1、地质裂纹的形成2、发育成熟的地质裂纹连通高压地幔和地壳浅层低压区域或低压大气层浅层地震形成的力学分析分成形成地质裂纹力学分析、发育成熟的地质裂纹连通高压地幔和地壳浅层低压区域或低压大气层的力学分析 。1、形成地质裂纹的力学分析材料受到力的作用形成裂纹的实验：将一片无裂纹的鸡蛋壳放在桌子上 ， 放上足够重量的铁块 ， 夹心蛋壳在桌子和铁块的挤压下形成裂纹或破碎 。如果蛋壳没有桌子承托 ， 铁块放在蛋壳上面 ， 铁块、蛋壳同时受到重力作用而一起往下掉 。 没有桌子和铁块对蛋壳的夹心 ， 蛋壳并没有因为铁块放置在蛋壳表面而形成裂纹或破碎 。蛋壳形成裂纹或破碎是因为受到了夹心的压迫 。地质裂纹的形成也是受到了夹心的压迫 。地壳中的岩层并非完好无损 ， 而是不同程度地布满大大小小的裂纹 。 引起浅层地震的裂纹会从地壳和地幔的交界面（莫霍面）开始形成 。岩石的种类很多 ， 如金伯利岩、玄母岩、变质岩等 。 不同成分的岩石构成不同的岩层 。 岩层与岩层之间会有一定的分界 。将直接受到地幔物质压力冲顶的岩层称为夹心岩层 ， 在夹心岩层之上的岩层称为后盾岩层 。大气层、后盾岩层、夹心岩层共同对抗地幔物质向上冲顶的力量 。 如果夹心岩层不出现移动或变形破碎 ， 相互对抗的力量处于相对平衡 。夹心岩层受到上下挤压有抗拒变形破碎的应变能力 ， 应变能力的高低和夹心岩层的韧性值有很大关系 。 夹心岩层的韧性值较大则夹心岩层抗拒变形破碎的应变能力就较大 。在一定的限度内 ， 夹心岩层的应变能力足以抗拒来自上方大气层、后盾岩层和下方地幔物质的夹迫 。压电效应和压磁效应说明电磁场的变化和压力的变化有紧密关系 ， 地震前的磁场变化说明了在地震形成过程中 ， 地壳受到地幔物质的压力出现变化 。地幔物质包含许多可以燃烧的物质 ， 如硫、镁等 ， 物质燃烧能产生高温高压 ， 燃烧物质的增加会使到地幔物质向上冲顶的压力急剧增大 。 当地幔物质向上冲顶的压力急剧增大 ， 当夹心岩层抗拒变形破碎的应变能力不足以抗拒来自上方大气层、后盾岩层和下方地幔物质的夹迫 ， 夹心岩层就如同例子中的蛋壳一样变形破碎 ， 地质裂纹在夹心岩层中形成和发育 。(二) 发育成熟的地质裂纹连通高压地幔和地壳浅层低压区域或低压大气层的力学分析夹心岩层形成地质裂纹, 地质裂纹贯通地幔和后盾岩层,使到原来的后盾岩层直接受到地幔物质压力冲顶的而转变成为新夹心岩层, 原来的后盾岩层之上的岩层是新夹心岩层的后盾岩层, 当新夹心岩层抗拒变形破碎的应变能力不足以抵抗较的压差力作用时 ， 新夹心岩层就如同例子中的蛋壳一样变形破碎 ， 地质裂纹在新夹心岩层中形成和发育 。地质裂纹在夹心岩层和新夹心岩层中发育的过程中, 地幔物质会对地质裂纹进行封补 ， 高熔点绝热物质如云母、橄榄石等会很有效地将地质裂纹裂纹拥堵 ， 填补地质裂纹的地幔物质冷却下来就能封补地质裂纹,生成各种火成岩、变质岩 。高压的地幔物质和低压的地质裂纹形成压力差 ， 压差力推动地幔物质封补地质裂纹 。 如果地幔物质不能及时封补地质裂纹 ， 地质裂纹就能从地壳深处向地壳表面发展 。在地壳浅层中 ， 有不少的裂纹和空隙 ， 对比高压的地幔物质 ， 这些填充这些裂纹和空隙的物质是低压的空气、水等 。 当地质裂纹发育而连接这些裂纹和空隙的时候 ， 高压地幔和地壳浅层低压区域形成畅通通路 ， 在压差力推动下的气体或岩浆就可以冲击地壳浅层低压区域 。地质裂纹发育到最后,就只有最顶层的岩层成为夹心岩层, 最顶层岩层的后盾只能是大气层 。 当最顶层岩层如同夹心蛋壳一样变形破碎、出现裂纹后, 发育成熟的地质裂纹就能连通高压地幔物质和低压大气层 。（二）地壳上下震动的力学分析在汤水沸腾的时候 ， 锅盖会上下震动 。锅盖上下震动的力学原理和地壳断层上下震动的力学原理相似 。1、地壳向上震动的力学分析地质裂纹连通高压地幔物质和地壳浅层低压区域或低压大气层 ， 高压地幔物质和地壳浅层低压区域或低压大气层两者之间有强大的压强差异 ， 能形成强大的压差力 。 由于地幔物质所在区域是相对高压 ， 大气层所在区域是相对低压 ， 因此 ， 以地心为下方 ， 地壳表面为上方 ， 压差力方向是从下指向上 。 由于地壳的裂纹已经连通高压地幔物质和低压大气层 ， 在裂纹中岩层阻挡压差力发生作用的阻力作用迅速减弱甚至消失 ， 方向从下指向上的压差力能够推动断裂的岩层向上跳动 。在宏观上 ， 地球是椭圆形的 ， 地壳是弯曲的 ， 如同一把绷紧的弓 。 当地壳没有形成大裂纹时 ， 地壳如同有绳索拴住绷紧的弓 。 拴住弓的绳索断开 ， 绷紧的弓自然就弹开来 。 当形成大裂纹时 ， 断层就如同断了绳索的弓一样 ， 在应力的作用下往上弹跳 。 这正是断层成因说中很著名的断层弹跳说法 。地质裂纹连通高压地幔物质和低压大气层后 ， 断层在方向从下指向上的压差力、地壳往上弹跳的应力双重作用下向上跳动 ， 形成地壳向上震动 。在汶川地震的余震中 ， 正在实地考察的我国地震学家 ， 亲眼看到有大石头从石缝中往上跳动 。 这个现象对于很多人来说 ， 是一个难以解释的迷团 。 地壳向上震动是在方向从下指向上的压差力、地壳断层往上弹跳的应力双重作用的结果 ， 压差力所推动的强烈气流、地壳断层往上弹跳的应力联手将大石头从石缝中往上推动 。 上面的力学分析解开这个迷团 。2、地壳向下震动的力学分析断了绳索绷紧的弓往上弹 ， 会因为上弹过度而弯曲过度 ， 自身形成抵抗这种向上弯曲的应力 ， 抵抗弓向上弯曲的应力会使到弓向上弯曲的部分矫正弯曲而向下弹 。同样 ， 地壳断层往上弹跳过度 ， 地壳自身形成抵抗这种向上弯曲的应力 ， 抵抗地壳断层往上弹跳弯曲的应力会使到地壳断层向上弹跳弯曲的部分矫正弯曲而向下弹跳 。使到地壳向下震动的还有方向向下的压差力 。当断层被向上推动的时候 ， 向上跳动断层的底部会因为断层向上跳动而瞬间形成一个空间 ， 该空间使到向上跳动断层的底部容纳地幔物质的整体空间有所增大 ， 使到地幔物质对断层的力作用面积有所扩展 ， 从而使到向上的压力有所减少；另外 ， 地幔物质向上的压力主要是地幔物质热运动引起 ， 当断层被向上推动的时候 ， 会有大量的热物质在裂纹中四散扩张进入地壳中 ， 部分地幔物质和地壳的物质发生化学、物理反应而形成各种各样的变质岩、火成岩等 ， 地幔物质侵入地壳的结果会使到向上跳动断层的底部受到的顶迫压力降低 。 部分地幔热物质的散失、地幔物质对断层的力作用面积的扩展使到向上跳动断层的底部受到的顶迫压力锐减 。与此同时 ， 向上跳动断层受到了大气层向下的压迫力量、自身的重力、抵抗地壳断层往上弹跳弯曲的应力 ， 这几股力量形成向下的合力 。 向下的合力随着抵抗地壳断层往上弹跳弯曲的应力的增大而增大 。 向下的合力作用在向上跳动断层上面 ， 对断层构成向下的压迫力量 。 由于向上跳动断层的底部受到的顶迫压力锐减、向下压迫力量的增大 ， 具有面积的断层的上下压强差异状况出现变化 ， 向下的压迫力量大于向上的顶迫力量 ， 在方向向下的压差力和应力的作用下 ， 向上跳动断层改变运动方向而向下震动 。3、地壳再向上震动的力学分析断层向下震动而向下弯曲 ， 地壳自身形成抵抗这种向下弯曲的应力 ， 抵抗地壳断层往下弹跳弯曲的应力抵消了断层向下的部分压迫力量 。热力的扩张是一波接一波的 。 前一波的地幔物质热力扩张使到地壳断层向上震动 ， 接续而来的地幔物质热力扩张使到向下震动断层的底部受到的顶迫压力增大 ， 地壳断层往下弹跳弯曲压缩了容纳地幔物质的空间 ， 容纳地幔物质空间的收缩使地幔物质对断层的力作用面积减少 。 以上几个因素使到往下弹跳弯曲的断层受到向上的顶迫力量大于向下的压迫力量 ， 形成向上的压差力 。 在向上的压差力和应的作用下 ， 向下跳动断层改变运动方向而向上震动 。4、地壳再向下震动的力学分析地壳再向下震动的力学分析和地壳再向下震动的力学分析相同（三）地壳震动平息的力学分析地壳震动时 ， 地质裂纹连通高压地幔和地壳浅层低压区域或低压大气层 。 对比高压的地幔物质 ， 地质裂纹实际是瞬间形成的底压区域 ， 高低压的差异会形成由高压区域指向低压区域的压差力 。 在连通地壳浅层低压区域或低压大气层的地壳底部 ， 地幔物质向周围裂纹的低压空间涌动 。 涌动的地幔物质将连通高压地幔和地壳浅层低压区域或低压大气层的通路密封 ， 形成阻碍压差力发生作用的强大阻力 ， 令到压差力不能发生推动岩层得作用 。将连通高压地幔和地壳浅层低压区域或低压大气层的通路密封 ， 不仅仅是压差力的作用 ， 还有应力作用 。当连通高压地幔和地壳浅层低压区域或低压大气层的通路形成时 ， 在地质裂纹周围的断层被挤压而形成由以裂纹为起点向周围的弯曲 ， 受外力作用突变弯曲的岩层自身形成抵抗这种弯曲的应力 ， 应力尽力使受外力作用突变弯曲的岩层恢复原状 ， 使到以裂纹为起点向周围弯曲的断层将裂纹的空隙压缩、收窄 。连通高压地幔和地壳浅层低压区域或低压大气层的通路被密封后 ， 强大阻力阻碍压差力推动岩层、基本恢复形状的岩层停止应力反抗 ， 地震平息下来 。六、在地幔平移运动模式下 ， 分析夹心地壳在地震过程中的受力状况地幔平移运动模式下 ， 将直接受到地幔物质压力冲顶的岩层称为夹心岩层 ， 在夹心岩层背后的岩层称为后盾岩层 。 分析夹心地壳在地震过程中的受力状况的过程和在地幔向上运动模式下浅析夹心地壳在浅层地震过程中的受力状况大致相同 ， 都是压差力和应力发生作用 。断层相互碰撞或挤压容易形成地震 ， 除了在断层相互碰撞或挤压的时候容易形成应力抵抗 ， 还因为断层相互碰撞或挤压的时候容易连通高压地幔的地壳浅层低压区域或低压大气层 。将两本书的书页对碰挤压 ， 书页之间就会形成向上隆起和向下弯曲的皱褶 ， 在向上隆起和向下弯曲的皱褶之间是空洞 。地壳是分层的 。 当断层相互碰撞或挤压 ， 象对碰挤压的书页一样 ， 断层之间就会形成向上隆起和向下弯曲的皱褶 ， 在向上隆起和向下弯曲的皱褶之间是低压空洞 。 与此同时 ， 容易形成连通高压地幔和地壳浅层低压区域或低压大气层的通路 。 一旦高压地幔连通地壳浅层低压区域或低压大气层 ， 压差力就能形成推动地壳断层得作用 。七、在地幔向下运动模式下 ， 分析夹心地壳在地震过程中的受力状况在地幔向上运动模式下浅析夹心地壳在浅层地震过程中的受力状况包含地壳向下震动的力学分析 ， 此处简略 。八、注意气体对低压区域的冲击对低压区域的冲击除了地幔物质外 ， 在压差力推动下的强气流也可以冲击低压区域 。 比起岩浆的移动速度 ， 在压差力推动下的强气流的运动速度往往较快 ， 因此 ， 冲击低压区域的物质往往首先是气体而不是岩浆 。 也正因为这样 ， 在浅层地震中 ， 人们在往往不能发现岩浆踪影 。《太极宇宙论（自然科学）》第九篇。 第十节 莫霍面和地壳内部及大气层的气体对流作用
