與這個觀點相反,還有一種觀點認為是由於地球不斷膨脹才引起了地殼運動,但這樣的話,地球的表麵應該出現無數不規則的裂口,然而這又與事實相悖。

後來有人認為是太陽和月亮對地球的吸引力引起的固體潮使得地殼發生運動;第四種觀點又認為這是因為地殼的內部物質不斷發生對流;第五種觀點認為這是地殼均衡運動的結果。

以上五種觀點有的和事實不夠相符,有的是僅僅限於假定,有的論證不夠充分,因此都被科學家們一一否定了。

後來,在20世紀20年代初,又產生了大陸漂移的假說。大陸漂移假說認為:地層產生褶皺並不需要收縮,當大陸移動時,前緣如果受到阻力就會發生褶皺,就好像船在水上行駛時,在船頭產生波浪那樣。向西推進的南北美大陸,一方麵在其東麵形成了大西洋,另一方麵在其西岸形成連綿不斷的落基山脈和安第斯山脈。另外,向北推動的印度大陸和亞洲大陸相撞就形成了喜馬拉雅山。

在20世紀30年代,經過激烈的辯論之後,大陸漂移說又宣告破產。它破產的原因有三個:一是缺少對大陸漂移原動力的說明;二是認為地球不是堅硬的;三是根據高溫起源說,地球在很久以前才是軟的,如果發生大陸漂移的話,也應是在地球形成的初期。

20世紀50年代末,古地磁研究證實,南北磁極的位置始終在移動。照理這樣的移動線路應該隻有一條,但奇怪的是,在北美和歐洲大陸上分別測定的北磁極遷移路線卻有兩條,它們不相重合,但形狀相似,處處平行。要使它們合並成一條,除非把北美大陸向東移動3000千米。然而這樣就擠走了大西洋的位置,並使北美大陸和歐洲大陸連在了一起,這正與大陸漂移說不謀而合。因此,大陸漂移說因這一發現而活躍起來。

然而,由於地球磁極的問題一直沒有定論,大陸漂移說在解釋一些實際問題的時候也碰到了困難。

20世紀60年代,又有人提出了“海底擴張”的假說,持此種觀點的科學家認為,由於海底的不斷更新和擴張,造成古磁場和年齡數據的對稱分布。而當擴張的大洋地殼到達火山邊緣時,便使俯衝到大陸殼下的地幔逐漸熔化而消亡,因而無法找到古老的大洋地殼。

這個假說經過充分的觀測研究證明是可信的,而到了20世紀70年代,在大陸漂移說和海底擴張說的基礎上,又產生了“板塊構造”學說。

板塊構造說強調全球岩石圖並非一塊整體,而是由歐亞、非洲、美洲、太平洋、印度洋和南極洲六大板塊組成。這些板塊馱在地幔頂部的軟流層上,隨著地幔的對流而不停漂移。板塊內部地殼比較穩定,板塊交界處是地殼活動較多的地帶;大地構造活動的基本原因是幾個巨大的岩石層板塊相互作用引起的。由於地震是大地構造活動的表現之一,所以板塊的相互作用也是地震的基本成因。

板塊構造說是一門新學說,它為地震成因提出了一個新的研究方向。但是,板塊構造說畢竟也是一種假說,還有諸如地質力學等多種學派對地殼運動進行的其他解釋。因此,地震發生的原因迄今仍是一個謎,人們尚未能找到最終的答案。我們有理由相信,隨著科學的高速發展,破解地震成因之謎的那天終會到來。地震前有地光閃耀之謎

1976年7月28日,子夜已過,表針指向了淩晨3點鍾。我國北方工業重鎮唐山處於極度沉悶空氣的籠罩之中。這時在室外乘涼的人們看見東北方向一道道五彩繽紛的光束升了起來,就像強大的信號燈一樣,把大地照得亮如白晝。這些光束形態,有的呈片狀散開,有的如彩虹飛架,有的似光柱衝天而起,有的像圓球飄忽不定。光束的顏色七彩紛呈,尤其是像銀藍色、白紫色等平時罕見的複合色令人眼花繚亂。高度眾說不一,持續時間有長有短。這種火球曾在唐山市郊區引燃成患,燒焦了農田的稻穀。一些小學生見此情景,以為是天亮了,背起書包就往學校走,結果弄了一場笑話。光焰散去,大地開始顫動,幾秒鍾後,唐山變成了一片廢墟。

這是為什麼呢?

原來,這是一種強烈地震的前兆,被稱為地光。

許多強烈地震都伴隨有發光現象。這種特殊的令人毛骨悚然的自然現象,早在幾千年前就已經被人們注意到了。我國是世界上記載地光最早的國家,古書《詩經小雅·十月之交》裏就曾記述了2800年前陝西岐山地震時奇異的聲光現象。書中寫道,“燁燁震電,不寧不令。百川沸騰,山家萃崩。高岸為穀,深穀為陵。”其中的“燁燁震電”之語,就是指的閃閃的地光。因為書中所寫的十月係周曆,相當於現在的農曆八月,這時岐山、寶雞一帶雷暴季節已過,“十月雷電”顯然是誤傳,應該是地震前的地光現象。後來在其他史料中,也有不少關於地光的記載,如“碧光閃爍如是”、“夜半天明如晝”、“夜半天忽通紅”、“紅光追邑”、“天上紅光如匹練”等,多得數不勝數。

在國外,地光也引起了人們的廣泛注意。這種記載最早見於羅馬曆史學家塔西倫的《編年史》,它記述的是公元17年小亞細亞發生了強烈地震。書中說地震前有人曾看到天空火光閃閃。日本的地光記載也很早,據日本地震學家安井豐推測,日本最早的地光記錄可以追溯到1500年前,可惜這種推測查無實據。真正書錄在案的是公元869年的《三代實錄》,書中在記述陸奧地區的地震海嘯時,曾提到過發光現象,距今已有1100多年。

人們在很早以前就知道利用地光現象來預測地震,我國古人總結的六條地震前兆,其中有一條講的就是地光。“夜半晦黑,天忽開朗,光明照耀,無異日中,勢必地震。”這類描述曾在不少書中出現過。但地光作為一種奇異的自然現象,被人們進行科學探索,則是18世紀以後的事。據《日本地震史料》記載,1703年12月5日元祿8.2級大地震前,有一位學者在研究了當地天空中奇異的發光現象以後,曾向幕府官員發出警告說,夜裏將有強烈雷暴和地震發生。他在當時就注意到了地震與發光的關係,這是難能可貴的。18世紀中葉,當時的英國和北歐一帶頻繁地發生地震,並屢次伴隨有地光的閃爍。在英國皇家學會開會討論這個問題的時候,英國學者威廉·斯圖克雷第一次試圖用地表電流來解釋地光產生的原因,自然,他的認識是錯誤的。20世紀初,意大利學者裏佐率先對地震發光現象進行特別詳細的調查,他對意大利1905年9月8日卡拉布裏亞地震的發光現象進行了廣泛研究。在他的影響下,另一位學者加裏也廣泛收集了歐洲148例地震發光資料,在1910年的《意大利地震學會彙報》中發表了研究論文。

20世紀30年代以後,地震發光的研究進入了全麵發展的階段,人們對於地光的真實存在不再感到懷疑了,並開始出現了解釋這種現象的理論假說。在這些研究中尤以日本領先。1965年以後,日本學者安井與近藤五郎、栗林亨等利用地磁儀、回轉集電器等進行了觀測研究,並拍攝了世界上第一張地光照片。1974年,我國學者馬宗晉在研究了邢台地震以來曆次較大地震的臨震宏觀現象以後,提出了“地光不僅僅是地震派生的結果,而應看作是臨震共同發展的統一過程”。這就是說,應把地光同與它同時出現的其他現象聯係起來考慮。隨著地光現象資料的不斷積累,人們從地光的複雜形態中領悟到它的成因也並非是單一的。由於地光發生的時間短促,機會難逢,過去的地光資料也常常缺少詳細確切的說明,尤其是直到今天,還未解決儀器觀測技術問題,因此地震中地光成因的研究還沒有確切結果,仍然處於假說階段。

地光是由岩塊相對摩擦產生的。米爾恩是一位長年工作在野外的地質學家,有一天,他在野外采集岩石、礦物標本,手中的錘子落在堅硬的岩石上時,點點火星迸濺出來。米爾恩從這種現象中得到了啟發,第一個提出了地光是地震時岩塊相對運動發生摩擦而產生的發光現象。1954年,前蘇聯學者邦奇科夫斯基也把地震發光比喻為馬蹄與石頭道路撞擊而產生的火花。

這種說法是探索地光成因的一次有益嚐試,但它的解釋隻是對某種形態的地光說得通,對地光的其他形態則難以奏效。例如,有些地光發生在半空中,似乎與地麵岩石的摩擦無關;有些地光還伴隨有類似日光燈的自動閃爍,這顯然也無法用摩擦生光來解釋。另外這種觀點也很難說明在震區廣闊的範圍內都可觀察到地光以及球形光和柱狀光的緣由。因為按照岩塊摩擦發光的假說,地光應該主要分布在裂隙帶附近,並與裂隙的分布方向一致,發光的部位應接近地麵。例如,1975年遼寧海城地震時,有人看到本縣大青山菱鎂礦分布區出現強烈的白色光帶,它與該地大量裂隙的分布基本一致,並緊貼地麵,持續2~3秒鍾,沒有明顯閃爍,然後突然消失。這種地光可以用岩塊摩擦生光觀點解釋,但以此來解釋所有的地光,顯然是不全麵的。

根據水的毛細管電位理論。日本學者寺田寅彥閑來無事,對物理學中的電動現象甚感興趣。他看到液體和固體相對運動時,常伴隨有一些電現象,即在液體和固體的接觸麵上會出現兩層異種電荷。如果液體在壓力下通過一個固體毛細管,那麼就會在毛細管的兩端出現電位差,這就是流動電位。這位學者由此萌發了水的毛細管電位理論,試圖能在地光成因問題上一顯身手。他認為,一場強烈地震所影響的深度可與地麵波及的範圍相當。在地震影響的深度範圍內,地下水受到擠壓,便通過岩石的孔隙向上移動,產生流動電位。寺田推測,地下水所受到的壓力,相當於100千米厚的岩柱所產生的壓力。根據計算,它所產生的電位差可達到300萬伏。顯然,這樣巨大的電位差足以導致產生高空放電,形成地光。寺田的理論得到了日本部分學者的支持,但國際上多數學者對這理論提出了質疑。尤其是美國學者麥克唐納對寺田計算出來的300萬伏電位差表示懷疑。這位美國人設想了地球內部產生電位差的各種可能原因,研究了地下核爆炸時所產生的壓力對地下水流經岩石和土壤中孔隙的流動電位的影響,結果發現,在300多米的深度範圍內,能產生的最大電位差僅有幾百毫伏。即使地震的影響能達到100千米的深度,所產生的電位差也不過幾百伏,遠比寺田所說的小得多。這樣小的電位差,是不可能引起大氣發光的。

這個水的毛細管電位理論,就這樣夭折了。

石英的壓電效應說。芬克爾斯坦和鮑威爾,當年曾是繼美國人麥克唐納之後水的毛細管電位理論的主要反對者。他們在推翻日本學者的理論以後,提出了石英的壓電效應說,企圖利用地電電位差來解釋地光的形成。

1970年,芬克爾斯坦和鮑威爾首次發現了地震孕育過程中石英的壓電效應。科學家們早在物理學的實驗中發現,許多晶體在受到擠壓或拉伸時,會在兩個平麵上產生相反的電荷,這種現象被稱為壓電效應。今天,它已被廣泛應用於各種電子設備和儀器中,也被廣泛應用於導彈、電子計算機、航天等尖端技術中。壓電石英就是這樣的一種晶體。由於石英在地殼中分布很廣,地震是岩層長期受力突然破裂的表現,可以想像,在地震孕育過程中必然也有壓電效應產生。兩位學者推斷,當石英在地殼中有規律排列時,如果沿長軸排列的石英晶體的總長度,相當於地震波的波長時,就會產生地震電效應。若地震壓力的壓強為30~330帕,就有可能產生500—5000伏/厘米的平均電場。這個電場足以引起類似暴風雨時的閃電那樣的低空放電現象,產生地光。由於壓電效應並不一定在地震發生時才有,所以在地震前的幾個小時也可以看到地光。

如果按照這種理論,地光應該隻發生在某些特定的分布有定向排列的大量石英晶體的區域內,然而實際上出現地光的強震區其地下岩石並非都是石英岩,而是多種多樣的岩石,但無論地下岩石性質如何,都有出現地光的可能,這一實際情況與石英壓電效應理論不相吻合。另外,石英壓電效應理論也不能解釋在一些震區觀察到的極為獨特的“電磁暴”現象。

更難解釋的奇怪現象。1966年,前蘇聯塔什幹大地震前幾小時,塔什幹上空突然發生了一場電磁暴。天空中耀眼的白光就像鎂光燈一樣,使人目眩。更令人奇怪的是,室內的日光燈無故自亮。科學工作者觀測到電離層中電子密集度達到頂峰。

這次地光的奇異特征,顯然很難用前麵的幾種假說解釋。

1972年,日本學者安井豐等人提出了“低層大氣振蕩”的看法。他們認為,由於大氣中含有各種正負離子,所以大地具有微弱導電性。當大氣中的氣體分子受到來自太空的宇宙射線和地球本身的放射性元素射線的撞擊,結果使這些氣體離子帶電。地震區常會有以氡為主要成分的放射性物質,地殼震動把它抖入大氣中,特別是在含有較多放射性物質的中、酸性岩石分布區和斷層附近,大氣中的氡含量將顯著提高,這也將使大氣離子導電性增強。這時如果地麵有一個天然電場,那麼就會向空中大規模放電,使地光閃爍起來。

我國地震工作者在研究了遼寧海城地震以後,發現震前氡含量明顯增加,大氣中電離子也明顯增加,在震區上空形成電荷密集區,大氣的導電率增加以後,在地麵電場作用下便可能發生放電發光,大麵積放電和氡蛻變放出的射線都可能產生熒光,使日光燈管閃亮。

這個低空大氣發光理論,是目前比較成立的假說。不過,也有人認為日光燈管發亮的原因與地震時的高頻地震波有關。

此外,最近又有人提出,黏土礦物也是地光的光源之一;還有人重新提出岩塊摩擦生熱與地光的關係,並考慮了電場的形成。這些觀點也都不能圓滿地解釋地光的成因。

從現有資料看,地光是地震時有著多種成因的發光現象的總稱。要想徹底揭開它的形成之謎,就必須加強對地光的科學觀察,特別是要用現代的先進技術裝備,及時地捕捉有關地光的各種信號,並仔細地區分不同類型,最後終將洞悉地光的秘密。

中國地球物理學家郭自強最近通過岩石壓裂實驗研究,得知岩石在受到壓力發生破裂時,會放出強烈的電子流。地震發生之前,岩石受到地殼應力作用而破裂,也會產生強電子流,這些電子流可以通過地殼裂縫進入大氣,使空氣分子電離而產生地光,這是目前世界上對地光的最新解釋。地震和雲彩有關係嗎