——用中國智慧揭開地震成因之謎
(本書已由華齡出版社於2020年10月出版發行,書名《探索自然之謎全三冊》下冊《地震成因》)此處是作者原稿,與正式出版的“潔本”文字略有差異。
(接上篇)
1.2粘滑說背離事實真相
實踐出真知,實踐是檢驗真理的唯一標準。不管你說得怎樣天花亂墜,只要過不了實踐這道坎,一切都是枉費心機。對於一種理論,絕不能被它的貌似合理的表象、假象所迷惑。是否正確,要看它與觀測事實是否相符,是否與客觀真實對得上號。只有當理論與觀測事實完全相符,足以圓滿地解釋自然現象時,才能被證明是正確的。比如在物理學、化學等領域,主要是靠實驗事實來說話的。但是,這一有效鑑別真偽的規則在地震學中卻沒有得到貫徹。斷層說的基礎理論在連續遭遇“滑鐵盧”之後仍屹立不倒。
在此之前,有關地震成因的主要假說——能夠進入教科書的假說共有6種:1.彈性回跳說;2.粘滑說;3.相變說;4.岩漿衝擊說;5.溫度應力說;6.地幔對流說。其中被普遍“看好”的假說有2種,即“彈性回跳說”和“粘滑說”。屬於極少數的“地下雷電地震成因說”則常常被忽略而不被提起,以致罕為人知。
彈性回跳假說的主要觀點是:“地震是地殼岩石受力變形、突然破裂的過程”,是美國學者H.F.Reid基於對1906年舊金山地震中地面出現的最大斷層錯距為6米的大斷裂的觀察,於1911年提出的假說。認為地殼運動產生的能量以彈性應變能的形式在斷層及其附近的岩層中長期積累,並使斷層兩側的巖塊相對位移,由於斷層面的摩擦和粘結作用,巖塊的相對位移以彈性應變(切變)的形式表現出來,當巖塊繼續受力且達到一定程度時,斷層上的某一點就開始錯動,並使其鄰近的彈性應變能緊跟著突然釋放,錯動沿著斷層迅速擴張,斷層兩側向相反方向突然滑動或跳動產生相對位移,發生地震。
傑弗里斯(Jeffreys.H.)、奧羅萬(orowan.E.)格里格斯(Griggs,D.T.)等人根據力學分析認為,在地殼深處由於上覆岩層壓力的加大,摩擦滑動在幹摩擦的情況下很難在300米以下的深度出現。即使在孔隙水存在和溫度增高的條件下流體空隙壓的增強可以使這種作用的深度加大,但由於水的比重只有岩石的35%,因此其作用的深度是有限的。貝尼奧夫(Benioff,H)認為上覆岩層的靜壓力在600千米深處為2×1011達因/釐米2,比任何已知岩石的抗剪強度大兩個數量級,在這麼大的壓力下斷層面將被壓成一體而不能滑動,在斷層滑動前整個岩石早已被打碎了。傑弗里斯、奧羅萬等人指出,地震的應力降一般只是一百巴左右,而室內岩石壓力試驗表明其破裂時的應力降可達千巴甚至萬巴左右,兩者差別懸殊。由此,布里奇曼(Bridgman,P.W.)最早透過實驗發現,高壓下脆性物質的破壞為粘滑形式,即由於斷面摩擦阻力的不均一,滑動斷續地表現為粘結與滑動交替進行。1966年,佈雷斯和拜爾利(Brace,W.F·andByerlee,J.D.)透過試驗正式提出“粘滑說”。他們把地震看作是沿已有斷面上的粘滑,也就是說,在某一瞬間,閉鎖在一起的斷層面突然釋放出能量,並且向前滑動,繼而重新閉鎖。當它們向前滑動時,剪應力被釋放,同時產生彈性振動,即地震。他們還發現,花崗岩閃長巖及含蛇紋石的輝綠岩和榴輝巖在一定的壓力範圍內,會發生粘滑和相應的小應力降,由此認為,沿斷裂面發生粘滑時只釋放了很少一部分能量,一次地震就是與斷裂粘滑有關的一個小應力降,從而解釋了地震時應力降較低的現象。
通常認為,粘滑作用只發生在地殼三、五千米到二十千米的深度範圍,更深的部位,則由於溫度的增大而難以產生這種機制。[1]
但是,實際的震源深度最大可以達到720千米,只能解釋20千米深度地震的學說怎麼就成了“公認的權威理論”呢?
這個從“彈性回跳說”升級而來的似乎更“完善”的“粘滑說”其實問題更大。比如:既然是“滑動斷續地表現為粘結與滑動交替進行”,那麼這樣的滑動必然速度很低,岩層是在很小心很穩當地滑動,所以不只有“粘滑”說,更有“穩滑”之說(地震學中的解釋是:穩滑是指沿剪切面不間斷地相對緩慢地穩定滑動,在位移滑動過程中差應力保持不變,應變能得以連續釋放而不積累)。這樣的“粘滑”“穩滑”導致的地面晃動一定是極其輕微的,那它又怎麼可能具備毀滅性的破壞力呢?君不見,唐山大地震時,僅僅23秒,就將一座現代城市徹底夷為平地,蕩然無存、化為廢墟。豈非自相矛盾?一個四平八穩、磨磨蹭蹭的緩慢滑動(即所謂“粘滑”)產生的輕微晃動,怎麼能把鋼筋水泥的樓房晃倒而且粉碎性毀壞呢?但樓房被震倒摧毀是不爭的事實,這就證明地下發生的絕對不是岩層粘滑,而是另有原因。地下岩層“粘滑”只在地震學家們的頭腦裡發生過,從來沒有也不可能在現實中發生。
地下岩層的“粘滑”“穩滑”與地面城市的毀滅性、粉碎性破壞兩者之間是建立不起因果關係的。地下岩層“粘滑”導致地震?假的!斷層說完全是罔顧事實的、是背離科學的。
可見斷層說顧此失彼,解釋了應力降很小的現象,就解釋不了地震的巨大破壞力。抓住芝麻丟了西瓜,醫得眼前瘡剜卻心頭肉,鑽進去頭就顧不了腚。自以為很得計,其實是因小失大,得不償失。這就像一個只穿著比基尼的婦人,把小褲衩向下一拉遮住了一點大腿,卻露出了私處。想掩蓋應力降很小的問題,卻暴露出破壞力太小的問題。偷雞不成蝕把米,遮來掩去還是露了馬腳。
一場大地震造成的破壞效果不亞於一次核爆炸,地下岩層的“粘滑”“穩滑”充其量能導致一點輕微的晃動罷了,怎麼可能造成如此慘烈的破壞?實在太難以令人置信了。即使人為破壞一座樓房,也不是一件輕而易舉的事情,如果模擬地震只通過晃動來毀壞一座樓,就更其不容易,達不到一定的激烈程度,樓房是不會輕易倒掉的,更不會粉碎性塌毀。
大地震的破壞是毀滅性的、粉碎性的,這樣的破壞只有強大的物理能量才能肇成。因此應該著重解決的地震核心問題是它大得不可思議的破壞力而不是應力降大小。斷層說分不清主要矛盾和次要矛盾,因果倒置,邏輯混亂,不可能發現真理。
你也不能光想著計算地震釋放了多少能量,更應該弄清究竟是什麼樣的能量造成了大地震那觸目驚心的破壞、世界末日般的景象。這事馬虎不得、糊弄不得。
更要緊的是,地下的岩層真的會發生“粘滑”嗎?岩層或“板塊”要發生粘滑必須滿足一些基本條件:岩層必須徹底斷透,四周與其他岩層不能有任何連線,底部也要與下面的岩層斷開,摩擦力不能太大。另外還要有動力和足夠的滑動空間,這些條件缺一不可。滿足不了這些基本條件,岩層根本連動都動不了,怎麼可能“粘滑”?毫無疑問,粘滑所需的條件地下岩層一個也滿足不了。實驗室裡的岩石這些條件倒是可以全部具備,因為實驗室裡使用的岩石是完全獨立的石塊,也有動力和足夠的空間,所以在擠壓下是可以發生粘滑的。但是完全獨立的岩層在地殼內卻是不可能存在的,地殼內也不存在可供岩層滑動的空間,更無動力。連最基本的條件都滿足不了,被固定得死死的岩層怎麼可能發生粘滑呢?所以認為地殼內的岩層會發生“粘滑”完全是子虛烏有的虛構,根本不可能存在。
為什麼明明在實驗中觀察到的現象,用在自然現象中完全不靈了?因為實驗室的條件與自然界的條件完全不一樣,不是一回事,不能生搬硬套。把完全背離了自然真實的實驗室中發現的現象推廣到自然界是不適當的,只有在同等條件下進行的實驗才具有可比性,但實驗室無法模擬地殼中的岩層,而條件迥異的實驗是不能進行類比的。這些基本規則都沒有遵守就輕易下結論,太輕率、太“任性”、太不嚴謹了,怎麼能不犯錯誤呢?搞科學研究,怎麼能忽略基本的實驗條件呢?
如果實驗結果揭示了地震的真實成因,用它解釋地震現象一定是十分成功的。現在,實驗結果完全不能解釋地震現象,只能證明這樣的實驗結果不適用於自然界。做了那麼多岩石破裂實驗其實都是白費力氣、無用功,空耗資源,再不要做這樣的傻事了。
實際上,岩石破裂實驗是按照“彈性回跳假說”設計出來的,而彈性回跳說本身是一個錯誤的假說,在錯誤思想指導下設計出來的實驗怎麼能得出正確的結果?
實驗不是萬能的,人類目前掌握的實驗手段還很有限,像地震、火山、颱風等等大規模自然災害是無法用實驗來模擬驗證的,因為實驗室模擬不出真實的自然環境。肢解自然而勉強做出來的實驗只能把研究引向歧途。
地震的成因根本不在岩石上,靠擠壓岩石怎麼能找到地震成因呢?這不是典型的緣木求魚嗎?
可見在嚴密的邏輯面前,彈性回跳說和粘滑說無一能過關。
那麼是否有觀測證據證明了“粘滑說”呢?很不幸,觀測事實帶來的卻是反證。專業人員在地震中觀測到的是岩層的“剪下破裂”,並且存在大量“超剪下破裂”即破裂速度超過剪下波的現象,觀測到的最快的超剪下破裂速度達8000米/秒(詳見下文),而且呈加速破裂,如此快速的破裂怎麼可能是“粘滑”呢?觀測事實是完全否定“粘滑說”的!
從大地震中鋼軌被擰成麻花、建築物旋扭破壞、地面波浪式翻滾、噴水噴火、有光有聲等等現象來看,地震的破壞力、破壞方式、作用機制是非同尋常、非常特異、異常複雜的,分明是有一股強大的但卻看不見的物理能量在起作用,地震研究的使命就是要找到這種能量的產生機制。絕不可以用普通的作用機制來解釋地震現象,又豈可作“斷層滑移”的簡單之想?
看一下唐山大地震那些被夷平的慘不忍睹的照片,讀一下大地震親歷者口述的文字記錄,再對照一下斷層說,稍微一想就知道根本不可能是那麼回事。
另外,斷層說的描述也是模糊不清的,諸如“在某一瞬間,閉鎖在一起的斷層面突然釋放出能量,並且向前滑動,繼而重新閉鎖”之類,沒有前因後果,總是讓人如墜十里霧中,摸不著頭腦。是什麼原因使“閉鎖在一起的斷層面突然釋放出能量”呢?它又是以什麼方式釋放出能量的呢?完全沒有交代,這算什麼“科學解釋”?閉鎖的斷層面平白無故地就會釋放能量向前滑動嗎?
再說,“沿斷裂面發生粘滑時只釋放了很少一部分能量”,就能產生八、九級地震?這岩石儲存彈效能的能力究竟有多大?無限大嗎?那麼剩下的大部分能量哪裡去了呢?莫非還在岩層裡“儲存”著嗎?但是彈效能是不可儲存的(詳見下文)!
已經斷裂的岩層靠“粘滑”來釋放能量的確只能釋放很小的能量,因為它也只能“積累”(承受)很小的彈效能,擠壓力稍大它就撐不住了,必須滑動。這樣“積累”起來的彈效能是微乎其微的,全部釋放出來也不足以形成大地震。
再者,實際上這個為了解釋彈性回跳假說與實驗事實相矛盾而提出的“粘滑說”已經否定了“彈性回跳說”,它認為地震是在已經斷裂的岩層閉鎖後發生“粘滑”導致的,完全不再涉及岩層破裂、彈性回跳。因此這兩個假說是不能相容的,二者不能並存。當你解釋地震成因時,選擇了粘滑說,就得放棄彈性回跳說。不能既說岩層破裂彈性回跳,又說“粘滑”。
但就是這樣一個荒謬的“粘滑說”與並不相容的“彈性回跳說”的奇奇怪怪的混合怪胎,卻牢牢地佔據著主流地震科學的寶座,威風八面卻光著屁股高坐在地震科學的金鑾寶殿上,接受斷層說的忠臣良將們山呼朝拜。
經過上述分析,斷層說的荒謬性就徹底暴露無遺、昭然若揭了。我們完全可以毫不遲疑地說:斷層說就是一個彌天大謊!
學者們為什麼要煞費苦心地弄這麼一個“粘滑說”呢?就是為了解釋那個“不聽話”的地應力。地應力是斷層成因說的立論基礎,按照這個學說,地震就是由於板塊擠壓,地應力集中,達到最大值,岩石不能承受,於是破裂,地應力釋放,地震便發生了。挺好理解也“挺有道理”的一件事。照這個思路,應該檢測到地震前地應力不斷升高,達到極點地震發生,然後地應力大幅度下降。如果實際測量正是這樣,這個理論就基本證實了。地震科學大廈就可以宣告竣工了。沒承想事情遠沒有那麼順利,實際一測量壓根不是那麼回事。發生大地震的地方,地震前地應力並不高,震後應力降也不大。這個地應力很不配合、很不爭氣、很不給面子,把自己人又扇了一大嘴巴。沒辦法,只得弄這麼個“粘滑說”頂一下。粘滑說真的不負重託,挽救了“彈性回跳說”嗎?沒有,它撐死了也就能勉強解釋震源20千米深的地震(實際也解釋不了),其它的就無能為力了。僅僅往地下“走”了20千米就“走”不動了,遇到了無法逾越的障礙,可謂處處碰壁、處處無路。
地球是一個受力方向指向地心的受引力作用的球體,地球表面水平方向的力(沿緯線或經線方向或其他方向的力)如何產生,是否存在,力有多大,力源是什麼,力的作用方向如何,有沒有相向運動的力存在,有的話是不是到處都存在?都是未知的、不可知的、子虛烏有的、無法想象、用常理難以推求的。
而實驗室裡做試驗用的岩石所受到的壓力卻是由自然界根本不可能存在的壓力機給出的方向、大小都很明確的力,研究者也根本找不出自然界中的這種產生相向運動的壓力機制,所以兩者根本就是兩碼事,根本不存在可比性。
科學是憑證據說話的,僅僅根據僅只是眾多地震現象之一的地裂縫,就斷定地下岩層破裂是地震元兇,而不考慮發震時刻複雜多變的諸多無法用岩層破裂解釋的奇異現象,顯然證據是不足的,結論是輕率的,造成“冤假錯案”就是難免的了。
不難看出,上述二種假說沒有從物理學、化學的全面知識的角度看待地震現象,沒有引入人類業已獲得的廣泛深入的物理、化學知識,只是透過在實驗室人工(機械)施力的情況下所做的岩石斷裂實驗來推測(實際不可能存在人工施力的)地下岩層可能的機械運動的力學分析得出的結論。這種分析孤立地、靜止地看待問題,把地震現象與其賴以存在的整體自然環境包括天文、氣象、地球物理等各種複雜因素割裂開來,拋開了現代科學賴以立足的物理學、化學的基礎理論和對自然界的基本認識,犯了思想方法的嚴重錯誤,犯了簡單化的幼稚病,致使整個地震學僅僅建立在單一的“機械力學”基礎之上,這是典型的只看表象不看本質,誤把表象作本質的行為。搞科學研究要善於透過表象看本質,而不能被表象所迷惑,不能停留於表象。斷層說的失誤就在於被地裂縫這個表象所迷惑,並停留在了這個表象上。
因此可以看出,被人們普遍看好的斷層成因假說一點也不給力、提氣。它們帶來的問題比解決的問題還要多。與許多觀測事實相矛盾,如所謂“熱流佯謬”;地震應力降過小;地震前地應力不升反降;在“板內”也常常發生巨大地震以及本書各章節中列出的各種現象等等。很多學者對此提出了諸多質疑。這也是為什麼在出現了“公認”的假說之後,新假說、新理論仍然層出不窮的原因所在。
斷層說一錯再錯,錯得一塌糊塗,假得不能再假,錯得不能再錯了。地震研究者,請擦亮你們的眼睛,不要再愚弄自己、愚弄他人了。
(未完待續,接下篇)