背景简介 1976 年 7 月 28 日 3 点 42 分 53.8 秒，唐山发生里氏 7.8 级地震。唐山地震时，我们住在北京一座两层的宿舍楼，地震发生时楼板上下跳动，稍停片刻，开始晃动。地震时大家都在睡觉，其他景象都没有看到。当楼板第一次上下振动时，父亲就意识到发生了大地震，连忙将我妹妹抱起放到床下，我妈抱着我也藏到了床下。地震停止后，来到楼下，楼下已站满了人，大家描述当时的情景，都是 “ 上下颠一颠，来回晃半天。 ” 。我父亲从那时开始，就一直研究地震发生的物理机制。他毕业于北师大物理系，当时在北京十一学校任物理老师，喜欢做研究工作。父亲后来组建了学生地震课外小组，拥有了地震仪、地电、地应力、经纬仪等设备。由于表现出色，父亲后来被评为了群测群防的先进个人，出席过北京市科技大会，受到过市领导的接见。 父亲如今已经是 80 高龄了，患有脑梗。但对地震的研究热情，一直没有衰减。总结多年的研究经验，他提出了兼容“隐爆论”和“断层破裂弹性回跳论”的地震发震机制。希望引起大家的关注和争论，通过 “ 百花齐放百家争鸣 ” 取得共识。 下面是父亲授权发表的内容。 ***************************************************************************************** 大 地 震 探 源 ――给国家各级地震领导部门和地震研究专家的建 议―― 赵明大 摘要 汶川大地震十一周年了！汶川大地震的成因是什么？汶川大地震的发震机制是什么？汶川大地震为什么没有预报？大地震的威胁是否仍然存在？汶川大地震的悲剧是否会重演？地震预报的研究为什么没有取得人民期望的进展？为什么地震预报中经常发生“有前兆无地震”或“有地震无前兆”？是地震不能预报还是地震预报研究存在方向错误？本文对上面的系列问题进行了探讨。 本文提出了兼容“隐爆论”和“断层破裂弹性回跳论”的新的地震发震机制。分析了汶川大地震的发震原因，解释了与汶川大地震相关的全部可观测事实，分析了地震预报研究存在的问题，提出了地震检测、地震预报和地震研究的新方向。新方向符合科学要求的以可观测的事实为基础，具有可操作性、自洽性、可证实和证伪性。 汶川大地震发生十一年了，地震预报工作并没有取得人民期望的进展，大地震的危险和威胁依然存在，地震研究是科学问题，同时也是政治经济和社会的大问题，企望本文建议的地震监测、地震预报和地震研究的新方向，能引起大家的关注，引起国家各级地震领导部门和地震研究专家的重视。 关键词 大地震 发震机制 地震预报 汶川大地震 Summary The 11th anniversary of the Wenchuan earthquake! What is the cause of the Wenchuan earthquake? What is the earthquake mechanism of the Wenchuan earthquake? Why didn't the Wenchuan earthquake forecast? Is the threat of a large earthquake still present? Will the tragedy of the Wenchuan earthquake be repeated? Why did the study of earthquake prediction have not made the progress of the people's expectations? Why do There is a precursor without an earthquake. or There is no precursor to the earthquake happen frequently in earthquake prediction? Is it an earthquake that cannot be predicted or an earthquake prediction study has a wrong direction? In this paper, the above series of problems are discussed. In this paper, a new seismic transmission compatible with the the theory of stealthy and the elastic back-jump theory of fault rupture is presented. A mechanism. The cause of the earthquake in the Wenchuan earthquake is analyzed, all the observable facts related to the Wenchuan earthquake are explained, the problems existing in the study of earthquake prediction are analyzed, and the new direction of earthquake detection, earthquake prediction and earthquake research is put forward. The new direction is based on the observable facts of the scientific requirements, and has the operability, the self-consistency, the ability to prove and the false nature. In the past 10 years of the Wenchuan earthquake, the earthquake prediction work has not made the progress of the people's expectation, the danger and the threat of the large earthquake still exist, the earthquake research is a scientific problem, at the same time it is a big problem of the political economy and the society, and the earthquake monitoring suggested in this paper is expected. The new direction of the earthquake prediction and the earthquake research can arouse the attention of all the people and cause the attention of the earthquake leaders and the seismological research experts at all levels of the country. Key words earthquake occurrence mechanism earthquake prediction of Wenchuan earthquake 正文 地震发生在地下，目前还不能直接观测（将来恐怕也难直接观测）。但人们可以根据地震前地表的“征兆”，地震后造成的可观 测的事实， 根据地震仪记录的地震波数据，根据地震前后地电、地磁、重力和动物异常等记录，还可采用钻井、物探等方法对浅层地震地下遗址进行观测，在这个基础上对震源的发震机制进行假设，其实所有的科学都是假设或是从假设开始。科学的假设有三个特点：（ 1）任何科学假设都必须从可观测的实例出发，以可观测的实例为依据。任何科学假设不能与可观测的实例矛盾、对立或冲突。并对所有可观测的实例都做出合理解释，这里说的“可观测”实例，包括人们视觉、听觉、触觉、动觉等感知的事实，和科学仪器的测量结果。（2）科学假设本身具有自洽性，按照自身的逻辑推演，不能自相矛盾，不能与科学的基本原理矛盾。（3）假设可以通过实例证实或证伪。既使当前科学技术水平下不能通过实例证实或证伪，将来也可以通过实例证实或证伪。不能通过实例证实或证伪的虚幻假设不是科学。只有符合这三个条件的假设，经过同行评议，取得科学共同体的“共识”，才会被公认为“科学”。 特别可贵的是，这次“ 5.12”汶川大地震发生后，老百姓报告了大量感知的实例，全世界地震台网都用科学仪器记录下地震的数据，地震之后国家地震局、地方地震台网与地震专业人员，对地震的破坏进行了观察和测量，特别是通过钻井、物探取得了震后地下的宝贵资料。人们通过汶川大地震的实例，对地震的发震机制做出了各种假设，真正做到了百花齐放，百家争鸣。各种发震机制：包括“板块碰撞说”“断层位错说”“爆炸说”“隐爆说”“相变说”“岩浆冲击说”“地下雷电说”“扩容说”“红肿说”“旱震说”“地球自转说”“应力集中说”“核爆炸说”等等,尽可自由发挥。地震发震机制主要有两类假说，分别是“断层破裂弹性回跳论”假说和“隐爆论”（包括岩浆冲击和相变）假说，本文提出了兼容两类假说的地震发震机制，不仅具有自洽性，而且能解释汶川大地震中观测到的所有事实，克服各个假说的不足之处。 我认为，大地震发震机制的假设应解释大地震中观测到的以下所有事实：（ 1） 在极短时间内释放极大能量并造成极大破坏，人们把这一事实称为“爆炸”，也是所有人对大地震的“感知”和各种发震机制的“共识”。（2）发震时地壳产生强烈的反弹，上下振动和左右晃动（3）地震时发现地表喷水喷雾喷砂，岩石短时沙化、地面短时变软或流变。（4）震后出现地面变形：裂缝、错位、凹陷等。（5）地光。（6）地声。（7）动物异常。（8）气候异常。（9）地震云。（10）世界各地震台都记录到地震产生的地震波的波形和震相。（11）地震台和群测群防记录到的：地震前后地形变、地温、水位、地电、地磁、放射性（氡气等）等物理量异常。（12）震后钻井发现大量隐爆角砾岩、地下射流、爆炸喷射和爆炸遗物。 现代地震学流行的观点认为：地震（尤其是浅源地震）是地球内部断层发生破裂、错动和回跳的假设，这也是 1910年美国科学家Reid提出的“弹性回跳理论”假设的物理基础。Reid的“弹性回跳理论”假设的主要论点是：（1）造成构造地震的岩石体破裂是岩石体周围地壳的相对位移产生的应变超过岩石破裂强度的结果；岩体破裂处是地震“爆炸”之源即地震的“震源”。（2）岩石体周围地壳的相对位移不是在破裂（“爆炸”）时突然产生的，而是在板块挤压下，经过比较长的时间逐渐达到岩石破裂强度的；（3）地震时发生的唯一物质移动是破裂面两边的岩体向减小弹性应变的方向突然发生弹性回跳。这种物质移动随着破裂面的距离增大而逐渐衰减，在地表形成裂缝、错位、凹陷等。（4）地震引起的振动源于破裂面，振动在弹性体中传播形成地震波，破裂起始的表面开始很小，很快扩展得非常大，但是其速率不会超过岩石中P波的传播速度。（见北京大学出版社出版，周仕勇 许忠淮 编著的北京大学优秀教材《地震学教程》(第2版) p.157 第7章《地震动力学与破裂准则》） 为了弄清“爆炸机制”与“断层破裂弹性回跳理论”的关系，我们需要了解《爆炸（爆轰）物理学》的基础知识（见兵器工业出版社 普通高等教育“九五”国家级重点教材 张宝秤 张庆明 黄风雷 编著《爆轰物理学》）。物理上把极短时间内释放出极大能量并造成极大破坏的物理化学现象统称为“爆炸”，最猛烈的爆炸又叫“爆轰”。所有的爆炸（爆轰）现象都有共同的本质特征，认识爆炸（爆轰）现象的本质，研究和掌握爆炸（爆轰）发生、扩展及其对周围介质（目标）作用的规律，对于探索地震的爆炸（爆轰）机制，弄清“爆炸（爆轰）机制”与“断层破裂弹性回跳理论”的关系，具有重大的意义。 《爆炸（爆轰）物理学》表明：爆炸（爆轰）是自然界中时常发生和人类生存活动中常见的一种物理化学现象。物理爆炸（爆轰）可以通过各种快速的物理放热相变实现，比如，蒸汽锅炉过热水发生相变，迅速转变为过热蒸汽造成高压，若保险阀失灵，高压超过锅炉壁强度发生物理爆炸。高压电流通过细金属丝（网）所引起的电爆炸也是一 种物理爆炸现象。强放电时，积存的电能在（ 6～10）×10 —7 s内释放出来，引起放电区内空气压力急剧升高发生相变，造成放电区内很高的能量密度和数万度的高温，并在周围形成很强的冲击波的传播。高功率强激光束打在金属板面上可形成数十万度乃至更高的局部高温，使受击点附近金属 骤然从固态气化造成爆炸，并可穿透金属板，同时在板内形成热冲击波的传播，使受击点附近金属骤然气化造成爆炸，爆炸产生的冲击波可穿透金属板，核爆炸时冲击波或爆轰波的传播，在周围形成数百万到数千万度的高温，在爆心区形成数百亿大气压的高压，同时还有很强的光热的辐射以及各种高能粒子的贯穿辐射．形成一系列的物理放热相变。所有的物理爆炸都是在极短时间内高速发生的放热过程，在周围介质中形成高温高压突变（阶跃）的波阵面，波阵面在介质中传播形成冲击波（激波），传播速度达到每秒几千米到几万米的最强烈的冲击波又叫爆轰波。 快速的放热化学反应引起的爆炸，称为化学爆炸。细煤粉、粮食粉尘以及纺织物粉尘悬浮于空气中遇明火引起的粉尘爆炸，氢气、甲烧、乙炔与空气的混合物发生急剧而快速的化学放热反应，导致大量化学能的突然释放引起化学爆炸。炸药爆炸过程扩展的速度高达每秒数千米到万米之间（这个速度称为炸药的爆速），在介质中形成温度约为（ 3000～5000 ）C 。 , 压力达到（10 2 ～10 4 ）MPa的爆轰波．爆轰波的冲击则是周围建筑物发生破坏或强烈震动的原因。 TNT炸药的放热量只有煤的一半左右，煤氧化反应所需的时间为数分钟乃至数十分钟，而TNT仅需要十几到几十个μs（10 －6 s），由于这个原因，TNT炸药爆炸形成的冲击波（爆轰波）波阵面的压强从零突变（阶跃）到（l0 3 ～l0 4 ）MPa(相当于数十万个大气压）的高压，从而对目标产生强烈地破坏效应．煤氧化反应不会产生冲击波,对高温区之外没有破坏。 综上所述： ①爆炸过程的放热性②爆炸过程的高速度③压强温度突变形成高温高压波阵面传播，上述三要素被看作爆炸过程的物理基础。（见《爆炸物理学》原书第三版（上册）（俄）奥尔连科主编 孙承纬 译 胡海波 周之奎 校P.6），如果炸药被密封在中空的圆筒外壳内，爆炸三要素很容易实现，所以，子弹、炮弹、炸弹、原子弹、氢弹都有圆筒形外壳。在地球内部的物质都满足爆炸三要素，而且有许多圆筒形地质构造，当高温高压物质侵入圆筒形地质构造，就会成为地下爆炸之源。地下地质构造中发生的爆炸又称为“隐爆”，把“隐爆”假设为地震之源的理论称为“隐爆论”。 一些宇宙学家认为，当今宇宙是在大爆炸中形成和发展的，这一转变过程至今尚未结束。地球也是如此，地球从宇宙中分离出来，虽经过 40亿年的演变，地球表面冷凝出地壳，但地壳内的岩浆，仍处在高温高压的非平衡状态,地球上发生的地震、火山爆发、雷电等都是地球内部岩浆冷凝过程中出现的爆炸现象。爆炸的动力和释放的巨大能量，来源于岩浆的内能（核子、分子结合能、聚集物的结构能等），在物理爆炸中，物质分子距离变化，从一种物态变成另一种物态，原子间距离变化引起晶体点阵结构发生变化，从一种晶体变成另一种新的晶体，物质原子、分子间距离改变引起的物态和晶体点阵变化统称为相变；在化学爆炸中，原子重新组合成新分子，从一种化学物质变成另一种化学物质。上述物理化学变化可以是放热过程，也可能是吸热过程。只有快速的放热过程才会形成爆炸，放热爆炸过程中物质密度减小产生质量亏损△m，原子分子对外释放结合能△E。可以用爱因斯坦质能关系式：△E＝c 2 △m计算。 质能关系式告诉我们， 每一千克的质量亏损可以 转化为 9×10 16 焦耳的能量， 跟八级地震释放的能量（ 6.3×10 16 焦耳）有相同的数量级，1克的质量亏损转化为9 × 10 13 焦耳的能量，跟六级地震释放的能量有相同的数量级（6.3×10 13 焦耳）。地震爆炸能量的来源 跟地球自转和板块运动无关，它是岩浆结合能转化为机械能的产物，实际上板块运动的机械能也来自岩浆的内能（核子、分子结合能）。爆炸释放的能量形成温度压力突变的波阵面向外传播，称为冲击波或激波。强冲击波又叫爆轰波。爆轰波阵面以速度 8～ 9km/s运动，在10 ＿13 秒之间就可通过介质原子间的距离，与介质发生相互作用， 冲击波导致新多晶型的形成和超高速化学反应等，利用冲击波对物质的作用可以生成石油和矿石为人类造福，但在地震中冲击波（爆轰波）却是对人类最危险的因素。 《爆炸物理学》原书第三版（上册）第 14章专门讨论《岩土中爆炸》，该章14.2.3节研究《地下成洞爆炸的综合理论》对研究地震震源爆炸十分有用，如果岩石中发生地下爆炸，爆炸全部过程可分为四个阶段。第一阶段是压实阶段．地下爆炸的这个阶段中，爆轰波的压力远大于岩土颗粒的极限强度，岩石中的裂隙被压实，裂隙中的液态、汽态物都从岩石中压出。第二阶段是岩石的粉碎阶段，这时爆轰波压力超过岩石的碎裂强度极限，被粉碎的岩石发生沙化，第三阶段塑变阶段，该阶段爆轰波压力小于岩石的碎裂强度极限，大于岩石弹性限度，岩石发生塑性形变、流变和软化。唐山和汶川地震时都有人从高楼跳下，正巧赶上岩土沙化或软化，如同落在沙坑中。第四阶段是弹性波阶段，此时爆轰波已经衰变成弱波，压力小于岩石弹性限度，弹性波向外传播，成为地震波。粉碎区与弹性区之间是岩石层塑变阶段形成的胀裂区，图14.2为原书《岩石层破坏图像》。图中圆心为爆炸源，圆a为第一阶段形成的爆洞（压实阶段），圆b为第二阶段的分界区，大圆外是弹性区（即地震波传播区）。 地震是否是地质构造内炽热的岩浆的爆炸，无法直接观测，但炽热的岩浆在外壳内发生爆炸形成爆轰波的假设，我们可以从下面四个可观测的事实做间接说明： 一是陨石的爆炸。 陨石爆炸曾发生多起，我仅举已被覌测的一个实例： 2013年2月15日 世界时间 3时15分左右，一颗陨石从地球大气层中呼啸而过。陨石在大气中形成直径达18米的火球，以每小时66948公里的速度飞行，在俄罗斯车里雅宾斯克上空爆炸形成爆轰波，爆轰波在地表引发了地光地声和雷电，气候和天空异常。爆轰波冲击居民住房，由于玻璃破裂等原因造成1600余人受伤，爆轰波冲击到地面造成破坏，在破坏区和弹性区的分界面转变为地震波，周围地震台都接收到了P波和S波，并确定了震中、震级、发震时间等。美国航天局的次声台还收到了次声波，根据美国航天局的评估，这颗陨石直径17米左右，重约1万吨，陨石进入大气层到爆炸解体共持续了32.5秒。爆炸释放出的能量相当于50万吨TNT炸药（50万吨TNT炸药爆炸释放的能量209.5×10 13 焦耳），威力相当于广岛原子弹30倍，相当于6级地震释放出的能量。 陨星 起源于 外太空 ， 陨石由炽热的岩浆组成，在太空穿行时外层岩浆，形成密闭的 铁镍 外壳，高温岩浆在外壳内形成高温高压 ,当陨星高速进入大气层，外壳因摩擦发热燃烧变薄， 壳 内岩浆形成的高温高压，冲破陨星外壳发生爆炸形成爆轰波。 二是火山的爆发。 火山地壳之下 100至150千米处，有一个由岩石囊包围的“液态区”叫做“火山嚢”，囊内存有高温、高压的含气体 挥发份 的熔融状硅酸盐物质，即岩浆。岩浆一旦从上方地壳薄弱的地段冲出地表，产生爆炸式爆发形成了火山地震。 火山地震时 火山 能喷出多种物质，在喷出的固体物质中，一般有破碎的岩块、碎屑和 火山灰 等；在喷出的液体物质中，一般有 熔岩流 、水、各种水溶液以及水、碎屑物和火山灰混合的泥流等；在喷出的气体物质中，一般有 水蒸汽 和碳、氢、氮、氟、硫等的氧化物。除此之外，在火山活动中，还常喷射出可见或不可见的光、电、磁、声和 放射性物质 等，这些物质有时能致人于死地，或使电气仪表失灵，造成飞机、轮船失事。 1980年5月18日和25日，6月12日，7月22日，位于美国华盛顿州的圣海伦斯火山发生了4次大爆发，每次爆发，由烟灰组成的巨大蘑菇云迅速上升，宛如一次氢弹爆炸，霎时间，天昏地暗，大白天骤然变成黑夜，伸手不见五指。喷发时常有巨大的闪电出现。 上述情景跟大地震时完全一样。 火山地下的爆炸从何而来？爆炸为何形成爆轰和爆轰波？在美国，闻名世界的 黄石 火山地区还没有建立公园之前，火山学家就在这里发现了大量的环形山谷。这些山谷直径约 30千米至60千米，深几千米，经过物探，火山学家发现每个“火山口”下方 100至150千米处都有一个“火山嚢” ， “火山嚢” 就是断层裂缝之间存在巨大的空洞，当岩浆沿断层侵入地壳上层时，存贮在空洞内， “火山嚢” 的外壳内存储的炽热岩浆形成高温高压，当高温高压超过 “火山嚢” 外壳的破裂极限时，岩浆冲破外壳发生爆炸，形成爆轰波，岩浆排空后，上方的 地面塌陷 下去，就形成了“火山口”。美国黄石国家公园是一座沉睡了 64万年的超级火山，在历史上可能发生过多次爆炸。地下遗迹说明“火山囊”就是火山爆发之源，即火山地震的震源。火山学家把火山地震的物理过程归纳为三个阶段：岩浆侵入断层阶段，“火山囊”形成和孕爆阶段，“火山囊”爆炸阶段。这就是火山地震的物理机制。 自板块构造理论建立以来，很多学者根据板块理论建立了全球火山模式，认为大多数火山都分布在板块边界上，火山的成因是由于板块相互摩擦形成了局部高温，从而引发火山活动。用板块理论解释火山的分布，认为大多数火山都分布在板块边界上，这是正确的。这是因为火山爆发之源――“火山囊”是利用断裂带中的空洞形成的。但是，将近百分之二十的火山不在断裂帶上，这类不在断裂帶上的火山也有“火山囊”，它是地下筒形地质结构中侵入岩浆后形成的，不在断裂帶上的火山地震，跟不在断裂帶上的地震一样，是不能用板块理论解释的。 三是古地震遗迹。 《地质学报》 2 O 1 5年8月第8期发表了 陈志耕 《东秦岭 21 6.8Ma前 7.0级隐爆成因大地震的震源遗迹 》， 《工程技术 (全文版)》2016年 第07月 24 日发表了 韦运武 时伟 《冀东唐杖子隐爆成因地震的震源遗迹初探》。两文作者声称在燕山造山带东段秦岭熊耳山南麓，辽宁省 朝阳市 建平县 喀喇沁镇 唐杖子地区，发现一个已出露地面，可直接覌测的古地震的震源遗迹。地震遗迹是一个震源深度 、发生年代 、地震强度等地震要素完整一致，现今可视可入的地质体，研究可视可入的震源遗迹，为地震成因研究提供了便利条件，因而具有重大的科学意义与价值 。 两文作者通过现场考察并对现场采集的标本化验后，发现遗址有大量的“隐爆角砾岩体”。爆轰波在将岩石中的水汽排出压实之后，爆轰波强度超过岩石破碎极限强度，岩石被压碎，发生砂化，成为碎块，爆轰波通过后碎块立即在重力和分子力作用下，重新粘合在一起（物理上称为弛豫过程），生成的新岩体叫做“隐爆角砾岩体”。由岩石碎块粘合成的“隐爆角砾岩体”是震源爆炸，爆轰波冲击的直接证据。唐杖子地震遗址中可以观察到震源爆炸后生成的大量“隐爆角砾岩体”。“ 隐爆角砾岩体”分布区成球状（半径 R 为 134m） ，球体半径反映爆炸震级的大小， R与面波震级 Ms 有经验公式： M s =1.40+ 0.95 ln （ R ） ,由经验公式求出面波震级 Ms（6.1～6.2） 级，与历史记录的地震震级相符。“ 隐爆角砾岩体”分布区成球状，球心即为爆炸中心即地震震源，在震源发现爆炸后留下的隐爆角砾岩筒，即“火山囊”的外壳。另外还发现与 隐爆角砾岩 体共生的辉钼矿等隐爆矿体，说明它们都来源于同一次爆炸。这是人类第一次直接观察到地震地下爆炸的遗迹，具有重大的理论和实践价值。 四是汶川大地震发现大量爆炸遗迹。 2008年“5·12”汶川地震后，地质专业毕业的温家宝总理特批：我国政府投资2亿多元设立地震科学研究专项，在发生地震的龙门山断裂带上打了5口井，用于研究该地震的成因，同时也进行了大量地质勘探，应用地球物理和地球化学方法，研究大地震地下遗迹，由此获得了很多极有价值的资料和研究成果。 中国大百科全书出版社《百科知识》 2016年第14期，发表梁光河著文《地震新知》，介绍了汶川地震研究中获得的资料和研究成果。该文已转发在《科学网》上，想要阅读原文的同志请参见： http://www.dooland.com/magazine/article_883520.html 《地震新知》介绍， .汶川特大地震留下了大量的爆炸遗迹。⑴在绵竹九龙地表探槽揭露了这种爆炸特征，灰色的砂岩喷射状贯入红色黏土之中，这说明地震中存在地下射流和爆炸喷射。⑵汶川地震过程后，研究人员在青川县发现了三处带有燃烧痕迹的环形爆炸坑⑶位于映秀镇和漩口镇交界处的蔡家沟村一位何姓老人说，地震发生时，正在地里干活的村民发现旁边一个山顶上像是炸开一个洞，洞里像挤牙膏一样炸出好多东西，这些水泥样的岩石向外喷了差不多3分钟。⑷在距映秀镇7000米的百花滩沟，村民描述说，地震发生时，正在田里劳作的人们觉得天旋地转——大地在打转儿，而不是左右摇晃；山沟里发出巨大声响，从沟底冒出滚滚白烟，还伴随着热浪和焦臭味。⑸龙池镇南岳村两位村民称，地震时，正在摘野菜一的他们在湖边的长河坝方向看到，四周都在喷水柱，喷泥浆。⑹映秀镇拉丝厂工人董勇反映，地震时，他看到岷江干枯河床上喷出很高的黑色水柱，从岷江河床一直喷到山上通讯基站，足有100多米高。水柱喷过之后，河床里有一大堆黑色的淤泥，呈伞状堆积。⑺地震后，龙门山镇至银厂沟新出现了一座由巨大的砾石和泥土垒砌成的小山。初到此处的人以为，这是山体滑坡造成的惨剧，可他们很快发现，土山后面的大山、植被十分完整，没有一点滑坡的痕迹。（8）大坪村所在的一块空地，发生了剧烈的山体喷发，无数泥土和巨石被巨大的力量推出了地面，像炮弹一样飞上几十米高的天空，摧毁了道路和平地。当地老乡把这种现象称为“地开花”。这些事实说明汶川大地震震源爆炸产生的爆轰波，在地壳薄弱地段已经冲出地表。另外，钻孔的岩芯矿物X光谱分析表明，断裂带中有大量重结晶的玻璃质熔融体形成的假玄武玻璃，它们是地震爆炸的直接产物，在所有地震遗址中都发现过“假玄武玻璃”，“假玄武玻璃”被喻为“地震化石”。上面这些事实都是地震震后留下的永久形变，这些形变都不能用弹性回跳理论解释，也不能用地震波解释，只能用爆炸产生的爆轰波解释。 爆轰波和地震波是两个概念，爆轰波是爆炸产生的高温高压高速度的波阵面（突变面）在空间的传播，地震波是简谐振动在弹性空间的传播，地震波是在弹性体中传播的“微拢”，即几秒至数百秒内的小形变（＜ 10 －5 ），这种地震波不会造成巨大破坏。爆轰波波阵面压强比岩石破裂极限强度高两个数量级。爆轰波在压缩和粉碎岩石后衰减，当爆轰波衰弱到弹性限度时，才可能在破坏区与弹性区的分界面上形成地震波。爆轰波波阵面的速度，比地震波速度高2倍以上，爆轰波持续时间不超过0.2毫秒，地震波持续时间从几秒到几分钟。Reid的弹性回跳理论（断层位错破裂论）和波动方程只能解释地震波，不能解释爆轰波，不能解释地震爆炸之源。达到地震台的地震波首波，不是从震源直接发出的，而是从破坏区与弹性区的分界面上发出的。爆轰波经过时不仅造成严重破坏和永久形变，还会让介质发生系列相变，这些相变现象都不可能用断层破裂和地震波解释。 由于爆轰波传不到弹性区，所以弹性区的地震仪纪录不到爆轰波，既使把地震仪放到破坏区也纪录不到爆轰波，因为爆轰波是瞬态（冲力）过程，作用力无限大而位移接近零，地震仪是纪录位移的，若把地震仪放到破坏区，要么被击毁，要么指针打表，要么指针不动。所以从十九世纪末开始，至今一百多年，现代地震学没有观测到地震发出的爆轰波，大地震的爆轰波可以在瞬间压碎坚硬的岩石，受爆轰波袭击的人是不可能生存的，瞬间就失去了生命，活着的人不可能有爆轰波的感受，地震界把爆轰波造成的破坏，包括地光、地声和雷电都被归结为位错、断裂和地震波。 梁光河 《地震新知》介绍： 5·12汶川地震是一个沿龙门山断裂带从西南往东北方向渐进的一连串地下爆炸过程，这个过程持续了近两分钟，中间还有间断。本次地震的隐爆动力能量来源包含两方面：其一是地下超临界流体相变膨胀爆炸，其二是地下深处的累积负电荷放电（地下雷电）。专家还从地质勘查和地球物理勘探上得到了关于这次爆炸特征的可靠证据。灰色的砂岩喷射状贯入红色黏土之中，这说明地震中存在地下射流和爆炸喷射，实际上地下射流和爆炸喷射都是爆轰波的遗迹。 梁光河 《地震新知》介绍：人工地震勘探结果表明，与地震震中深度一致，大约 8～15千米的区域，地震爆炸后，破碎的岩石曾发生过流体蚀变，流体蚀变又称为围岩蚀变，说明在地震发生前，围岩内曾经贮存过高温、高压流体（气相、汽相、液相物质），围岩的作用相当于“火山囊”的外壳，外壳内贮存的高压流体相当于“火山囊”中的岩浆。可以称为“地震囊”，“火山囊”就是一种地震囊。 《地震新知》作者认为地下深处存在的高温、高压流体，以水为主，其中溶解有很多矿物成分，包括盐类和气体以及多种金属矿物。在高温、高压下，水处于超临界状态，而且会发生电离，就好像没有安全阀的高压锅一样，一直处于缓慢加热状态，咕嘟咕嘟冒着泡儿，这就是平常地下的微震。地球上的微震很多，几乎每天都会发生很多次。一旦压力积累到临界状态，就会把高压锅冲破，进而发生爆炸。作者隐喻的“高压锅”实质上就是“地震囊”。 梁光河 《地震新知》介绍：“专家通过分析汶川断裂带附近 48个地震台站的记录发现，汶川地震可以分解为4个震级分别为Mw7.5、Mw8.0、Mw7.5和Mw7.7的地震子事件，从汶川开始发震向北东方向扩展，整个破裂带长达近300千米；汶川并不是地震能量释放最大的地方，只是地震起始地；北川释放的地震能量最大，比其他区域大约10倍。破裂性质也有变化，这种破裂特征用弹性回跳假说是难以解释的。通过更详细地对比远震和近震地震波形，人们发现，在汶川地震的4个地震子事件（群震）中，每个子事件中同样包含多个地震子震源，也就是说，汶川大地震是由一系列的地下子爆炸组成的连续爆炸。汶川大地震可以用地下深处的结构爆破得到合理的模拟和解释。除了理论模拟和解释外，专家还从地质勘查和地球物理勘探上得到了关于这次爆炸特征的可靠证据。” 地震发生在地下不能直接观察和测量，人们对地震发震机制做了各种猜想。但所有的猜想都承认地震是一次“爆炸”，它在极短的时间内释放出巨大的能量，造成极严重的破坏，这是任何人与任何理论都不能否定的事实，在这一点上是没有分歧的。但是，对于爆炸的“内涵”则有不同的认识，最有代表性的认识主要有两种：一种叫“断层说”，另一种叫“隐爆说”。“断层说”认为爆炸的内涵是：板块相互撞击和挤压使断层破裂、位错和滑移，被挤压的岩石同时发生弹性回跳形成地震波。在 20世纪60年代建立的全球板块构造动力假说的推动下，断层破裂、位错、滑移和弹性回跳发生地震爆炸的假说得到广泛的认可。里德认为，旧金山7.8级地震就是北美板块和太平洋板块分界的圣安地列斯的断裂的水平错动破裂造成的。 一百多年来，“断层说”能成为当今地震界的主流学说的原因，一是因为它与地壳板块理论吻合，可以把地震爆炸解释板块能量的释放；二是地震发生后确是能从地表观察到断层的破裂、位错和滑动；三是能对地震计记录的地震波的震相，应用波动方程做出理论解释：利用双力偶模型，从波动方程求解断层破裂的力学机制，包括断层错动的地震矩与断层面解，应力场和位移场辐射图像（花样），断层面的走向、倾角及滑动角等。三是大地震多数分布在地球的主要断裂带上。我认为断层“破裂位错滑动”形成地震波，用波动方程求解“断层破裂位错滑动”的力学机制都是正确的，但是，如果认为“断层破裂位错滑动”产生爆炸形成大地震，这就不对了。首先，断层破裂能引起振动形成地震波但不可能形成爆炸，断层破裂属于吸热过程，按照爆轰理论吸热过程不可能形成爆炸和爆轰，更不会形成冲击波或爆轰波，断层破裂不仅形不成地震反而会吸收地震能量，减小地震的破坏。其次，断层破裂产生的弹性回跳只能在弹性限度之内，属于“微扰”（＜ 10 －5 ）范围，波动方程只适用于线性弹性体内的“微扰”（＜10 －5 ）过程，所以我们能够用波动方程求解断层位错与滑移，利用双力偶模型求解断层破裂的力学机制，正好说明断层的弹性回跳、位错与滑移，都属于微扰，不可能形成爆炸和爆轰。再其次，人们相信“破裂位错滑动”假说，是因为当时人们只能看到地震在地表的“断层”遗迹，看不到地下的“爆炸”遗迹：包括岩石砂化，流体蚀变，地下射流，爆炸喷射，重结晶的玻璃质熔融体形成的假玄武玻璃（被喻为“地震化石”，它们是地震爆炸的产物），隐爆角砾岩 体与辉钼矿等隐爆矿体 等。大量的“隐爆”的地下遗迹比地表的“断层”遗迹更有价值、更有说服力、更有科学性。如果对地震物理机制做正确假设，这两个假说并不冲突，可以相互兼容、相互补充。 我认为，大地震由孕震、爆炸（爆轰）、弹性恢复地震波传播等三个大阶段组成：第一大阶段是孕震阶段：高温高压岩浆（包括地下的各种高温高压的液相和汽相与气相流体）侵入断层和 褶皱 ， 圈闭等 地质结构。高温高压岩浆在地质结构内聚集形成“地震囊”，“地震囊”是一个封闭的开放系统，由于岩浆的不断侵入，“地震囊”内的温度和压强会继续加大（“地震囊”也可能由于散热等原因，温度和压强也会减小或保持不变）。第二大阶段是爆炸（爆轰）阶段：“地震囊”内高温高压岩浆增高到一定的温度和压强，迅速发生物理相变，高压放电（地下雷电）等放热过程，压强温度和体积突然增大（突变），冲破“地震囊”外壳发生爆炸和爆轰，形成高温高压高能量密度的冲击波或爆轰波。爆轰波首先将岩石压实，即将岩石空隙中的液态、汽态和气态物质压出，形成喷水喷雾等现象，爆轰波高速通过介质时形成系列相变现象，同时将岩石压碎，出现岩石砂化、塑化、液化，土壤软化等现象，如果爆轰波通过断层，断层接触面被压碎或撕裂引起断层错位和反弹，爆轰波冲击地壳时，结构坚定的地壳发生反弹，地表出现“上下跳左右摇”的现象，结构不坚实的地壳发生破裂，形成燃烧的环形爆炸坑，甚至出现剧烈的山体喷发，向外喷出碎石。爆轰波冲入大气层，引起空气电离，形成地声地光，气候异常，环境的突然变化引起动物行为异常。第三大阶段，爆轰波的作用时间极短，不到 0.2毫秒（0.2×10 ＿3 秒），爆轰波作用消失后，沙化的岩石和破裂的断层进入恢复阶段（物理学上叫做 弛豫过程）在几秒到几分钟内，碎石粘接成 角砾岩，沙化的 岩石和破裂的断层区从新恢复为弹性体。岩石和断层破裂形成的振动，以地震波方式向外传播，应用波动方程，双力偶假设和地震波“震相”求出的解，是断层破裂的力学机制，但不是地震震源（地震囊）的力学机制。震源（“地震囊”） .的爆炸是大地震之源，断层破裂是爆轰波冲击断层的结果。上述地震模型可以解释地震引起的全部可观测的事实，同时兼容“隐爆说”和“断层说”。如果要直接证实或证伪上述假设，必须解决爆轰波的测量问题。只要能测到大地震发出的爆轰波，本假设即被证实，如果大地震不发出爆轰波，本假设即被证伪。本文的标题是“大”地震探源，什么样的地震叫“大”地震？所有产生爆轰波的地震就是大地震，他必然造成巨大破坏（震源较深时，可能在地表看不到破坏，但在地下造成的破坏大量存在）。没有爆炸和爆轰波的地震存在吗？我认为大量存在的3级以下的小震可能是“断层破裂”“应力集中”等造成的，这种小震虽然可以称为“爆炸”，但他仍属于“微扰”的范畴，不会造成大的破坏，但可以形成地震波。在同一地区，同一个断层内可能有多个“地震囊”，有的“地震囊”可能在主震之前先爆炸，成为前震。有的“地震囊”可能在主震之后爆炸，成为余震。也有可能多个“地震囊”在短时间内连续爆炸，同时引起断层的连续破裂。 震源“爆炸”与断层“破裂”引起的振动是不一样的。 此次汶川大地震就是“ 汶川地震可以分解为 4个震级分别为Mw7.5、Mw8.0、Mw7.5和Mw7.7的地震子事件，从汶川开始发震向北东方向扩展，整个破裂带长达近300千米”（梁光河 《地震新知》）， 这四个“地震囊”处于同一个断裂带相互耦合发生连爆，这种事件的几率可能很小，但谁也不能保证，这种事件不会再次发生，甚至发生更多更强的连爆，给中国和世界民众造成更加惨痛的灾祸。决不能因为汶川地震后没有发生更大地震便麻痹大意， 我这样讲，决不是危言耸听。我有一个强烈的愿望：就是希望能实现地震预报，把中国和世界人民从地震的灾难和威胁中解放出来。 我认为近一百年来地震研究工作存在方向性错误，我们应当像火山预报研究把目标对准“火山囊”一样，把地震预报对准震源（“地震囊”），震源（“地震囊”）爆炸是大地震之源，是地震研究之“本”，“断层破裂”是爆轰波冲击的结果，是地震之“末”，地震预报研究至今没有取得人们期望的结果，根本原因就是在地震预报研究方向上本末倒置。我们说的“地震前兆”是断层破裂的前兆，不是地震震源爆炸的前兆。在一百多年的地震预报中，经常是“有前兆无地震”，“有地震无前兆”。利用双力偶假设和波动方程求出的发震机制，是断层破裂面的破裂机制，不是地震震源的发震机制。当年旧金山大地震时，人们只能观察到地震在地表造成的破坏――“断层破裂”，没有可能观察到地下的破坏。汶川大地震后，我们观察到地下大量的爆炸证据，在此之前俄罗斯科学家提出了“隐爆论”，我国地震科学家和业余研究人员，相信“隐爆论”的人越来越多，在这种形势下地震研究工作若不改变方向，从“断层破裂”转向震源（“地震囊”）爆炸，再次错过大地震的预报，我们则有可能成为历史的罪人。 震源（“地震囊”）是一个封闭的开放系统，所谓“封闭”是指他有一个由地质结构形成的外壳，将高温高压的“岩浆”封闭在壳内，“开放”是指震源（“地震囊”）仍然是一个“岩浆”可以输入，热量可以输出的耗散系统。唐山汶川大地震震源（“地震囊”）在孕震阶段热量输出较少，又被封闭在断层内，唐山和汶川大地震前，地表就没有出现大面积的地震前兆，海城地震的震源（“地震囊”）不在断层内，而且震源输出较强，因此地震前地表出现大面积的“地震前兆”。地震震级越高，震源（“地震囊”）外壳就越封闭，地震前兆就越弱，唐山和汶川地震就是如此。我不否认震源（“地震囊”）在爆炸前活动剧烈，“地震前兆”会增强，因此对“地震前兆”的监测仍需坚持，特别要重视“地震前兆”变化的“梯度”。但是，“地震前兆”的研究不能作为地震预报研究的主攻方向。主攻方向应该是如何发现地下或断层中存在震源（“地震囊”），根据震源（“地震囊”）的存在预估地震的危险区；根据震源（“地震囊”）的容积的大小，预估地震爆发时的震级；根据震源（“地震囊”）的位置估计震源的深度和地震发生时震中的位置和地表的烈度；监视震源（“地震囊”）内部的温度和压强变化，预估地震的发震时间。总之，震源（“地震囊”）的研究，为地震预报三要素的研究开辟了新的方向。 震源（“地震囊”）是高温高压“岩浆”侵入地质结构的结果，地质学和地质勘探在研究和发现地质结构中取得了丰富成果。地质学和地质勘探研究和发现地质结构的目的是为了找矿和找石油。 2003年4月《中国地质大学》杂志第10卷第2期发表赵鹏大 陈建平 张寿庭的论文：《“三联式” 成矿预测新进展》，文章的基本观点同样可以适用于震源（“地震囊”）的预测和寻找，我认为“成矿”、“成油”和“成震”有共同的物理机制，有共同的筒形地质结构，他们都是高温高压“岩浆”在筒形地质结构内爆炸和相变的结果，他们之间存在“共生”的关系，我们过去在找矿和找石油发现的地质“囊”中，很可能就有孕育中的“地震囊”，因为没有发现矿产和石油未被重视。 我国和俄罗斯为了发展军火工业，特别是为了发展核武器，对爆炸和爆轰的研究都取得了丰硕成果。在纪念中国工程物理研究院建院 50周年之际，赵锋 谭华 吴强 蔡灵仓 谭多望 祝文军等发表文章：《冲击波物理与爆轰物理研究进展》，作者对中物院开展的冲击波物理与爆轰物理研究工作进展情况作了介绍，对氢弹极其短暂的内爆过程中发生的各种物理、力学和化学现象：起爆、传爆、爆轰波传播等重要过程取得了认识 ,我认为这些认识，不仅是核武器设计研制和性能评估的重要依据,也是研究震源（“地震囊”）内爆过程的重要依据。 震源深度在 70公里以内的浅源地震占全球地震的百分之九十以上，造成严重破坏的大地 震一般也是浅源地震， 唐山地震 的震源深度为 8公里，汶川地震震源深度 14公里。地下深度为10千米处的压力大约有300兆帕， 在莫霍面处的地温大约为 400～1000℃，在岩石圈底部大约为1100℃，由黏土矿物分析，地震发生时的温度超过1100℃，目前，科学工作者可以在实验室的高温高压条件下，模拟地球内部进行实验研究， 2005 年《 物理 》杂志发表 白武明 ， 谢鸿森 ， 侯渭 的 文章：《 地球的层圈结构、力学性质和地幔矿物的高压相变 》，应用模拟实验研究地幔矿物的高压相变。我认为用高温高压模拟地幔矿物及其相变的方法，完全可以应用于地震科学，在实验室中制造人工震源，特别是应用高温高压实验模拟“地震囊”的孕震、起爆和爆轰的过程，对地震发震规律，地震三要素的预报具有重大的理论和实践意义。 最后我特别强调：本文的标题是《大地震探源》，这个“源”是指地震爆炸之源或爆轰之源，大地震是震源（“地震囊”）一次巨大的爆炸或爆轰，这是不争的事实，任何人都不否定。但是 , “爆炸”与“断层破裂”两者间的关系是先“爆炸”然后“断层破裂”，还是断层破裂后形成“爆炸”？这个问题单从地面爆炸的效果无法判断，现在汶川地震用地下事实肯定了震源先“爆炸”断层后“破裂”这一过程，而且连续发生三次。本文认为断层破裂是吸热过程，既不可能形成爆炸也不可能产生爆炸效果。因此地震研究的主攻方向应当指向地下的爆炸之“源”。我们可以兼容“ 1910 年美国科学家 Reid 提出的弹性回跳理论”，但我们不能把“断层破裂弹性回跳”作为地震研究的主攻方向。 希望本文的观点能引起关注和争论，通过“百花齐放百家争鸣”取得共识。 本人已是满头白发的八十老翁，而且患有脑梗，本文在孩子的帮助下才得以完成。文章中的大量具体数据已不能逐一核对，若有错误 ,欢迎您批评指正，并向您表示感谢！ 2019年5月4日完成于北京住所 电子邮箱 13718109470@139.com 主要参考资料： 1. 周仕勇 许忠淮 编著 〖现代地震学教程〗(第2版) 北京大学出版社 2018.2 2. 万用革 编著 〖地震学导论〗科学出版社 2016.3 3. 〔俄〕 Л.П.奧尔连科 主编 〖爆炸物理学〗（原书第三版）上、下册 孙承纬泽 周之奎校 科学出版社 2011 上海科学技术出版社 2018.2 4. 孟令顺 杜晓娟 编著 〖固体地球物理学〗 地质出版社 2013.1 5. 金日光 著 〖地震前兆识别与地震灾害预警〗中国地质大学出版社 2009.10 6. 刘光鼎 主编 〖地球物理通论〗 上海科学技术出版社 2018.. 7. 孙文科 著 〖地震位错理论〗 科学出版社 2012.2 8. 刘东燕 主编 李建林 主审 〖岩石力学〗重庆大学出版社 2014.9 9. 黄醒春 主编 〖岩石力学〗 高等教育出版社 2005.11 10. 刘宗昌 袁泽喜 刘永长 编著 〖固态相变〗 机械工业出版社 2010 11. 梁光河 《地震新知》 中国大百科全书出版社《百科知识》杂志2016年第14期。参见：http://www.dooland.com/magazine/article_883520.html 12. 陈志耕 《东秦岭 21 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