新浪博客

美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）

2019-11-26 11:59阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1095207924

英文版见：https://www.scirp.org/journal/paperinformation.aspx?paperid=96503


美国西海岸的地震活动与地震柱构造

陈 立 军

摘要：美国西海岸壳内强震频发、火山活动，地震目录精度较高，是研究壳内强震与火山预测的最佳选项，而且这里存在火山型与壳内强震型两种不同性质的地震柱构造，成为全球地震预测研究的缩影，更加难得。本文根据美国ANSS地震目录资料，采用地震地热说的原理和方法，对美国西海岸地区进行数据处理，做出了研究区的总体地震、壳下地震、壳内强震和火山活动的平面分布图像、三维立体图像、壳下地震时序图，以及它们与圣安德列斯断层关系的理论解释。按照这个思路，首先研究了U01地震子柱构造的火山成因及其前兆信息，然后研究了U02地震子柱构造的壳内强震活动成因及其迁移规律，并就2019年7月6日M7.1地震的前兆信息进行分析和总结，给出了未来处置类似事件的基本方法。本文的研究认为壳内强震与火山的灾变能量来自地幔深部的热能，而非地表构造独立运动的结果，从而为地震与火山活动成因找到了最为本质的能源，为地震与火山的预测研究开辟了新的方向。

关键词：地震地热说，地震子柱，壳下地震，壳内强震，火山

1 引言
美国西海岸研究区位于20°-52°N，132°W-90°W，涉及加拿大和墨西哥与美国的接壤地区，位于全球第24号北美洲地震柱的南部（图1）。2019年7月6日03:19:52 (UTC)在美国加州的塞尔斯山谷（Searles Valley）以西18km处（35.770°N，117.599°W）发生M 7.1地震，震源深度8 km。在此前34小时，其北西方向11km处还曾发生过M 6.4地震。作者以为，如果只在周边50km范围内、以断层的走滑性质来讨论该地震的成因具有很大的局限性[1]，应该依据地震地热说的原理[2-5]及其工作方法[6-15]，研究美国西海岸的地震柱构造与圣安德列斯断层的关系，方能为未来壳内强震的预测研究开辟新的方向[16]。
作者依据高精度地震目录的震源深度资料，发现了地震柱构造，划分了24个倒立的直下型圆锥体，最大深度200-650km，作为地震地热说的物质基础和能源平台，借以研究地震和火山与地震柱构造的关系。研究发现，全球95%以上的壳内强震与全部地震柱型火山喷发，都发生在24个地震柱构造之内，都是源于地球深部的热能沿着地震柱构造自下而上逐层积累、逐层驱动，以致最后推动地表构造运动的结果。当然，地震柱构造的运动是极其复杂的，包括壳下地震活动、热的传导与对流，还明显受到地球自转、星际关系等因素（地幔年代际振荡）的影响。但是，地震柱构造的运动与继承性的地表构造运动的性质截然不同。前者处于封闭状态，能量无法耗散，最后只能推动地表构造运动，造成灾变，而后者则处于半无限空间，随时可以蠕变、大陆漂移，或者小地震、泥火山等方式释放能量，不会造成灾变。至于壳内强震与火山的关系，人们通常视为两个不同的学术领域，但地震地热说认为它们只是地震柱构造释放柱体能量的两种不同方式。
因此，近地表的地质构造运动应该分为两类。一类是受地球自转、星际关系等因素直接影响而造成的固有的、继承性的构造运动，表现为渐变。一类是同样受地球自转、星际关系等因素影响（地幔年代际振荡）致使地震柱构造能量积累而对近地表构造造成的强迫运动，表现为灾变。两类构造运动的叠加，便构成了地球表面由24个地震柱构造所组成的M型热机带构造系统[3]。本文采用地震地热说的原理和方法，可以发现很多有趣的现象，打破了人们的常规观念，比如火山的熔岩囊、圣安德列斯断裂的成因与构造作用、壳内强震的迁移现象、壳内强震与火山的关系、地幔年代际振荡、壳下地震深度时序图的强大预测功能、大陆漂移的实质，等等。


美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）
Figure 1. Geographical location of the west coast study area
图1. 美国西海岸研究区的地理位置图

2 资料整理及分析处理方法
2.1 资料分析处理方法
地震地热说的分析方法，首先按照地震柱构造定义选取研究区的地震目录，然后采用地震与火山活动的平面分布、三维立体分布和震源深度时序分布，分别研究地震柱构造的总体活动特征以及区内可分离的地震子柱构造的活动特征，总结以往事件的前兆信息并为后续事件的预测提供工作方法与经验。在原始数据同等精度的前提下，本方法的工作结果是唯一的，可重复的。

2.2 地震目录的选取
地震地热说的研究原理与方法，完全依赖于具有高精度震源深度资料的地震目录。为此，本文采用ANSS复合地震目录（comcat）。该目录来自北加利福利亚地震数据中心（Northern California Earthquake Data Center），时段1965-2019.7，包括研究区内M2.0+地震记录320,605条。网址为：
https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/（2004年之前）和
https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/#site-sectionnav（2004年及以后）。

2.3 关于震源深度
关于地震震源深度的精度，可以从ANSS地震目录获得[17]。ANSS目录包含全美M 1.0+地震。据初步统计，深度在50km以内的，绝大多数地震的深度测定误差均在1公里以内的量级；深度在50km以上的，绝大多数地震的深度测定误差均在1-2公里的量级，少数误差可达10+ km，总体上可容忍。我们所需要得到的并非是震源的绝对深度，而是要从理论和方法上将0-600km深度的地震活动合理地离散开来，即相对震源深度。

2.4 地震目录的适用性分析
依据ANSS地震目录所采集的研究区地震集分档统计见表1。表1包含研究区地震总体和2个壳下地震活动密集区。由表1可见：
（1）美国西海岸研究区总体地震的最大深度可达650km，地震集合似乎可以组成多个直下型的倒立的圆锥体，满足地震柱构造概念的要求。
（2）研究区内的两个壳下地震活动地表投影的密集区，一个最大震源深度102km，同时拥有壳内强震和活火山[18]，一个最大震源深度650km，壳内强震频发。两个地震集合均可组成直下型的倒立的圆锥体，均满足地震子柱构造概念的要求。
（3）鉴于目前地震目录的科技水平，地震地热说当前最为关注的是未来壳内强震活动的时间和地点，暂不考虑能量关系，因此不对相关地震集的震级-频度关系做过分要求。

Table 1. Seismic statistics of the study area collected according to the ANSS seismic catalogue
表1. 依据ANSS地震目录所采集的研究区地震统计表
Study area
 Mmin
 Mmax
 Frequency
 Focal depth
Hmax（km）
The west coast, USA
 2
 7.3
 320605
 650
3
 51556
 217.43
4
 9273
 121.31
5
 1133
 102.97
6
 117
 57
7
 10
 17.43
U01 area
 2
 7.0
 24277
 102.21
3
 7236
 91.39
4
 2798
 62
5
 395
 62
6
 41
 57
7
 1
 12
U02 area
 2
 7.3
 278185
 650
3
 39796
 217.43
4
 6080
 121.31
5
 664
 102.97
6
 66
 33
7
 9
 17.43



3 美国西海岸地震与火山活动的一般性描述
3.1 美国西海岸地震与火山活动的平面分布
3.1.1 地表平面分布图像
依据ANSS地震目录所产生的研究区地震与火山平面分布如图2所示。图内包括总体地震、壳下地震和壳内强震，还包括一座活火山，圣海伦斯火山（ST. HELENS Volcano）。壳下地震指震源深度在全球平均地壳厚度35km以上的地震，壳内强震指6.8级以上的壳内地震。
图中依据相关资料编绘了圣安德列斯断层示意图[19,20]。圣安德列斯断层属于右旋走滑型断裂，呈北西-南东向延伸至少1287km，区内大多数壳内强震均发生在该断裂带或其伴生断裂上（表2，图2）。
圣海伦斯火山位于西雅图之南154km，坐标46.20°N，122.18°W，海拔2549m，1980年和2004年先后喷发过，历史上最大喷发指数VEI=6。按照作者的分类方法，该火山属于地震柱型火山喷发[9,21,22]，最高喷发烟柱可达10,000m以上。



美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）
Figure 2. Distribution of earthquakes and volcano in the study area on the west coast of the United States (1965-2019.7, M≥2.0; Volcano data by Smithsonian Institution [18])
图2. 美国西海岸研究区的地震与火山分布
（1965-2019.7，M≥2.0；火山资料据Smithsonian Institution[18]）

Table 2. Strong earthquakes in the west coast region of the United States collected according to the ANSS seismic catalogue (1965-2019, M≥6.8)
表2. 依据ANSS地震目录所采集的美国西海岸地区强震目录（1965-2019，M≥6.8）
No.
 Time
 longitude
°E
 latitude
°N
 Depth
(km)
 M
 Division
 Reference place
1
 1965.325
 -122.4
 47.4
 -57
 6.88
 U01
 Seattle
2
 1970.478
 -131.024
 51.753
 -12
 7
 U01
3
 1976.903
 -125.709
 41.289
 -15
 6.8
 U02
 Off to the west of Shasta
4
 1980.854
 -124.6157
 41.0842
 -14.64
 7.2
 U02
 Off to the west of Shasta
5
 1980.961
 -129.496
 49.479
 -10
 6.8
 U01
6
 1989.795
 -121.8798
 37.0362
 -17.43
 7
 U02
 San Francisco
7
 1992.49
 -116.437
 34.2
 -.97
 7.3
 U02
 Los Angeles
8
 1994.667
 -125.68
 40.402
 -10
 7
 U02
 Off to the west of Shasta
9
 1995.135
 -125.539
 40.556
 -10
 6.8
 U02
 Off to the west of Shasta
10
 1999.79
 -116.271
 34.594
 -.02
 7.1
 U02
 Los Angeles
11
 2001.161
 -122.7267
 47.149
 -51.9
 6.8
 U01
 Seattle
12
 2005.452
 -125.953
 41.292
 -16
 7.2
 U02
 Off to the west of Shasta
13
 2009.588
 -112.903
 29.039
 -10
 6.9
 U02
 Lower California peninsula
14
 2010.257
 -115.2953
 32.2862
 -10
 7.2
 U02
15
 2012.28
 -113.104
 28.696
 -13
 7
 U02
 Lower California peninsula
16
 2014.187
 -125.1338
 40.8287
 -16.441
 6.8
 U02
 Off to the west of Shasta
17
 2018.806
 -129.289
 49.3346
 -10
 6.8
 U01
18
 2019.51
 -117.599
 35.770
 -8
 7.1
 U02
 Searles Valley

Note: Decimal time in the table includes year, month, day, hour, minute and second, accurate to minutes (±87 ').

3.1.2 地表平面分布特征
由图2可见，研究区内的最大特征是壳下地震投影到地表表现为两大密集区，即U01和U02等2个单元。两个单元的壳内地震活动范围明显大于壳下地震的活动范围，相当于地震柱构造的树冠部分。壳下地震密集区被壳内地震密集区所包围，表现为壳下地震活动呈直下型竖立状态，没有明显的倾斜，相当于地震柱构造的树干部分，类似于倒立的圆锥体。
地表构造，比如圣安德列斯断层，可以影响壳内地震的活动，但不能影响壳下地震的活动，恰恰相反，壳下地震活动会影响到该断裂带的壳内强震活动。
至于圣安德列斯断层的右旋走滑性质，似乎能从文献[15]得到解释。文献[15]依据全球GPS年度观测结果指出：“当今全球地表的构造运动表现为: 东半球整体呈顺时针旋转，西半球整体呈逆时针旋转，优势速率2-7cm/a，共同分裂大西洋，压迫太平洋。这是一种典型的大陆漂移现象。”因此，东半球的北西走向断层，比如鲜水河断层，多呈左旋走滑性质[20]，而西半球的北西走向断层则多呈右旋走滑性质。
由是观之，圣安德列斯断层只不过是U02地震子柱构造顶部的一条既有的裂缝而已。因此，它不能构成壳内强震活动的成因，而只是U02地震子柱构造释放柱体能量的工具（详后）。


3.2 美国西海岸地震与火山活动的三维立体图像
依据ANSS地震目录的美国西海岸地震与火山活动的三维立体图像如图3所示。由图可见，壳下地震为直下型，深部地震均各有归属，最深达650km，总体表现为一个倒立的圆锥体。如果从太平洋向北美大陆过地震密集区做一个本尼奥夫剖面，好像是由大洋倾向大陆的，但只是一种假象，就因为它是一个竖直倒立的圆锥体。
当初对全球24个地震柱构造命名时，依据ANSS目录M4.0+ 地震的震源深度，北美洲的最大深度只有96km，最浅，因此被命名为24号北美洲地震柱。然而，实际最大深度可达650km。



美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）
Figure 3. Three-dimensional image of seismicity and volcanic activity on the west coast of the United States (1965-2019.7, intracrustal earthquake M≥3.0, subcrustal earthquake M≥2.0)
图3. 美国西海岸地震与火山活动的三维立体图像
（1965-2019.7，壳内地震M≥3.0，壳下地震M≥2.0）

4 研究区内的地震子柱构造
地震子柱构造作为地震柱构造的最小地质构造单元，其壳下地震活动足以独立控制其影响区内的火山活动与壳内强震活动的相互关系，以及壳内强震沿断裂的活动规律。研究区内可划分出两个性质不同的地震子柱构造，一个属于火山型，一个属于壳内强震型，在全球研究中都具有典型意义。当然，在一定的条件下，这两种程式是可以互相转化的，因而本质上是一体的。
研究区两个地震子柱构造的地震集统计见表1。

4.1.1 U01地震子柱构造的三维立体图像
U01地震子柱构造的地理坐标为133°W-112°W, 43°-52°N，美加交界部位，其三维立体图像如图4所示。
由图可见，该地震子柱构造的主体位于圣海伦斯火山之下。因为活火山一般都处在地震柱构造的出地点附近，该地震子柱构造主要控制着火山的活动规律，而壳内强震活动只是伴生的活动。伴生的壳内强震活动多半是为了平衡柱体内的能量水平。壳内强震活动和火山活动是地震柱构造释放能量的两种不同形式，是一对孪生兄弟，一者释放机械能，一者直接释放热能。


美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）
Figure 4. Primary model of U01 Mini Seismic Cone Tectonic (1965-2019.7, intracrustal earthquake M≥3.0, subcrustal earthquake M≥2.0)
图4. U01地震子柱构造的初级模型
（1965-2019.7，壳内地震M≥3.0，壳下地震M≥2.0）

4.1.2 U01地震子柱构造的震源深度时序图
U01地震子柱构造的震源深度时序图如图5所示。
由图可见，时序图对于本区的壳内强震和火山活动均有一定的趋势显示，图中以趋势斜线作为标志。随着资料时限的增长，其关系会越加清晰。
图中的另一特征是M2.0+ 的壳下地震活动呈团簇展开。第一团簇始于1970年，止于1994年，随后几年出现2001年的壳下强震和2004年的火山喷发。第二团簇始于1998年，迄今已达20年有余，2018年的6.8级地震后该团簇的壳下地震活动势头不减，显然不能完全释放柱体能量，因此值得密切关注。
第三个特征是本区的壳内强震活动强度不大，而火山活动十分激烈，可见这个地震子柱构造是以火山活动为主，壳内强震次之。因此，该地震子柱构造至少当前是属于火山喷发型地震柱构造。


美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）
Figuer 5. Focal depth sequence diagram of U01 Mini Seismic Cone Tectonic (1965-2019.7, intracrustal earthquake M≥3.0, subcrustal earthquake M≥2.0)
图5. U01地震子柱构造的震源深度时序图
（1965-2019.7，壳内地震M≥3.0，壳下地震M≥2.0）

4.1.3 圣海伦斯火山的成因初探
按照圣海伦斯火山的坐标（46.20°N，122.18°W）沿经线和纬线两侧各加宽0.3°作本尼奥夫剖面，结果如图6所示。
由图可见，该火山深部存在一个倒立的圆锥体，东西走向的剖面近于直立，南北走向的剖面在40km深度以内为直立，往下略向北倾斜。向北倾斜可能与西半球的逆时针旋扭运动不无关系。或者说，在西半球整体逆时针旋扭的情况下，上部近40km厚的地层可以整体旋扭，而其下部则出现拖拽效应。
研究发现，该火山的深部似乎存在一个熔岩囊。熔岩囊的大小至少为1.2°（经度）×0.6°（纬度）×（20-40km高度）km3。熔岩囊内缺失壳下地震活动。活火山喷发一般发生在靠近地震柱构造地表影响区的中心部位，即地震柱构造的出地点，因此有可能通过壳下地震的本尼奥夫剖面找到其储能的熔岩囊，厄瓜多尔的火山和意大利埃特纳火山也曾发现过疑似的熔岩囊[7,14]。
1980年和2004年火山喷发之前，都在50km深度以下出现过近于M7的强震。强震位于疑似的熔岩囊囊体附近，可能正是导致火山喷发的直接原因。强震的能量不太可能与地表断层活动有关，最大可能是来自深部能量的补给。深部能量的补给可以两种形式，一是壳下地震活动，二是热的对流。前者可以监测到，而后者目前是无法监测的。
圣海伦斯火山最后的两次喷发相隔24年，按照图5的时序图推测，未来几年似乎还有喷发的可能，需要密切关注深部40km以下的强震活动。


美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）
gure 6. A deep tectonic sketch of Mount St. Helens (1965-2019.7, M≥0.5)
图6. 圣海伦斯火山的深部构造草图
（1965-2019.7，M≥0.5）

4.2 U02地震子柱构造
U02地震子柱构造位于132°W-110°W，27.5°-45°N，包括旧金山到洛杉矶的广大地区。该地区是美国西部地震危险最大的地区之一。该地震子柱构造的地震集见表1。

4.2.1 U02地震子柱构造的三维立体图像
U02地震子柱构造的三维立体图像如图7所示。该图具有明显的地震柱特征，最大震源深度650km，呈倒立的圆锥体，近于直立。该构造强震频发，自1965年迄今已发生6.8级以上破坏性地震13次（表2）。

美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）
Figure 7. A primary model of U02 Mini Seismic Cone Tectonic (1965-2019.7, intracrustal quake M≥3.0, subcrustal quake M≥2.0, intracrustal strong quake M≥7.0)
图7. U02地震子柱构造的初级模型
（1965-2019.7，壳内地震M3.0+，壳下地震M2.0+，壳内强震M7.0+）

4.2.2 U02地震子柱构造的震源深度时序图
U02地震子柱构造的震源深度时序图如图8所示。由图可见，壳下地震活动的趋势对壳内强震的活动起着明显的控制作用。随着地震数据的增长，这种控制作用会显得越来越明确。
2019年7月6日的M7.1地震之前，自2000年开始，壳下地震活动从深部650km开始，逐渐迫近地壳，最终推动地壳内的构造运动，爆发壳内强震。这里展示出一条完整的趋势斜线，也展现了M7.1地震的重要前兆信息。趋势斜线表明，在地震柱构造内部，地震活动是从下往上递升的，而不是从上往下俯冲的。
壳下地震活动的趋势线，带有10年左右的韵律，即地幔年代际振荡（MDO）[23,24]。年代际振荡是地震与火山时间预测的主要依据。
作者于2012年1月5日曾在科学网博客发表博文“美国西海岸地震预测方法初探”，将美国西海岸地震活动划分为旧金山和洛杉矶两个研究区，得出结论分别为“旧金山区未来1～2年内沿圣安地列斯断裂发生7级以上地震的可能性很小”，洛杉矶区“在2010年强震过后，壳下似乎仍有地震活动，因此这个区域是值得严密关注的”，结果2012年4月12日加利福尼亚湾发生6.2和6.9级地震，正是该博文所指地区[25,26]。


美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）
Figure 8. Focal depth sequence diagram of U02 Mini Seismic Cone Tectonic (1965-2019.7, intracrustal quake M≥3.0, subcrustal quake M≥2.0)
图8. U02地震子柱构造的震源深度时序图
（1965-2019.7，壳内地震M≥3.0，壳下地震M≥2.0）

4.3 2019年7月6日M7.1的地震前兆
综上所述，我们可以看到壳内强震是有前兆的，火山也是有前兆的。图5的资料如果更长一些，U01地震子柱构造内的火山也许可以预测，而图8的时序图则表明， U02地震子柱构造内至少M7.1的壳内强震也是有明显征兆的，工作做好了，是可以预测的。因此，我们有必要以该地震为例，提取并总结地震前兆现象及其预测的可能性。这个总结，对于U01和U02地震子柱构造是通用的，对于全球的地震与火山预测也具有广泛的意义。

4.3.1 M7.1地震前19年的壳下地震活动
M7.1地震前19年的壳下地震活动空间分布如图9所示。
图2是集54年地震资料的显示，本区的壳下地震活动投影到地表，大致分为两个条带，一个条带靠近海岸线（外带），一个条带则偏于内陆（内带）。
图9的壳下地震活动集中在第二个条带，并且直指M7.1地震的震中。我们已知北西走向的圣安德列斯断层呈右旋走滑性质，那么按照力学原理，与之斜交的北东东向加诺克断层必然呈左旋走滑性质。USGS的地震报告显示该地震的机制解北西向节面为右旋走滑，北东东向节面为左旋走滑[1]，符合本区域的继承性构造运动程式。因此可以认为，正是第二投影条带内的壳下地震活动所积累的能量推动了本区域的继承性构造运动。
前面说到，圣安德列斯断层的右旋走滑性质与西半球的逆时针旋扭运动不无关系，但GPS显示的每年几十毫米的大陆漂移运动只能是漂移，或者蠕变，而不太可能造成灾变。壳内强震与火山喷发，唯有壳下地震短时期内所积累的能量才有可能造成这样的灾变后果。壳下地震所释放的能量是无法耗散的，只能逐层向上积累，逐层驱动，在累积中爆发。

美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）
Figure 9. Subcrust seismic activity distributions in 19 years before the 2019 M7.1 earthquake (2000-2019.7, intracrustal quake M≥3.0, subcrustal quake M≥2.0)
图9. 2019年M7.1地震前19年的壳下地震活动分布
（2000-2019.7，壳内地震M3.0+，壳下地震M2.0+）

4.3.2 壳下地震投影的外带和内带与壳内强震的关系
将壳下地震投影按照图8的3条短的趋势线作地表分布图，分别如图10、图11和图12所示。
图10为1976-1992年时段，可见壳下地震投影的外带和内带均有壳下地震活动，于是在沙斯塔以西近海、旧金山和洛杉矶均有 M7+ 的壳内强震活动。
图11为1994-1999时段，可见只有壳下地震投影的内带活动，于是在沙斯塔以西近海和洛杉矶均有 M7+ 的壳内强震活动。
图12为1999-2007时段，可见只有壳下地震投影的内带活动，于是在沙斯塔以西近海和洛杉矶以南的加利福利亚湾以及下加利福利亚半岛均有 M7+ 的壳内强震活动。
由此可见，壳下地震投影的外带主要控制着由沙斯塔以西近海到洛杉矶以北的圣安德列斯断层直线段，而壳下地震投影的内带则主要控制着由洛杉矶以北到加利福利亚湾的拐折段。2019年M7.1地震正是受到内带控制。

美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）


Figure 10. Surface projection belt of subcrustal earthquakes and the intracrustal strong earthquakes () (1976-1992, subcrustal earthquake M2.0+)
图10. 壳下地震投影带与壳内强震的关系（）
（1976-1992，壳下地震M2.0+）
美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）

Figure 11. Surface projection belt of subcrustal earthquakes and the intracrustal strong earthquakes () (1994-1999, subcrustal earthquake M2.0+)
图11. 壳下地震投影带与壳内强震的关系（）
（1994-1999，壳下地震M2.0+）
美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）
Figure 12. Surface projection belt of subcrustal earthquakes and the intracrustal strong earthquakes () (1999-2007, subcrustal earthquake M2.0+)
图12. 壳下地震投影带与壳内强震的关系（）
（1999-2007，壳下地震M2.0+）

4.3.3 沿圣安德列斯断层的壳内强震迁移现象
自1965年至今沿圣安德列斯断层的13次M6.8+壳内强震，排除同一地点的重复，共计10次迁移过程，见图13所示。
迁移的中枢在沙斯塔山以西的近海区。因为这里是圣安德列斯断层北端的端部，继承性构造运动需要继续向两端延伸，同时需要克服中间段的闭锁。
因此，这13次 M6.8+ 的破坏性地震均分布在圣安德列斯断层一线，两端或中间跳来跳去。这是因为，地震柱构造内所积累的能量，只有通过地表的最薄弱部位释放。圣安德列斯断层规模大，而且在西半球逆时针旋转的运动过程中容易积累一定的应变能，造成某些部位闭锁，二者合拍，一触即发。
壳内强震的迁移，有明显的规律性。迁移以北端的枢纽为大本营，向断层中段或者南段跳转，然后回到大本营。周而复始，永不停息。
第9次从南段的下加利福利亚半岛跳回大本营后，第10次迁移只有两个可能，一是原地重复，二是向中段或南段迁移。由历史的经验看，往中段迁移的可能性最大。
由此推测，未来的第11次迁移，如果没有出现原地重复，则回到大本营的可能性较大。

美国西海岸的地震活动与地震柱构造（中文版）
Figure 13. Migration map of intracrustal strong earthquakes along the San Andreas Fault (1965-2019.7, subcrustal earthquake M≥2.0)
图13. 圣安德列斯断层壳内强震的迁移图
（1965-2019.7，壳下地震M≥2.0）

4.3.4 2019年M7.1地震前兆信息总结
2019年7月6日M7.1地震的前兆信息处理方法总结如下：
1）地震子柱构造内的壳下地震活动时序图，要有如图8所示的趋势线，大致判断未来强震活动时域；
2）壳下地震活动的地表投影需要按照图9-图12分辨处于外带还是内带，大致判断未来强震活动地域；
3）壳下地震活动的地表投影需要按照图13判断迁移的可能性与迁移方向，大致判断未来强震活动地点；
以2、3两条方法大致判断未来强震活动地域；
以上为中长期预测；
4）地震预测的短临阶段，则应依据本地大量的地震前兆观测资料以及宏观异常现象来判断未来强震活动的时间和地点。
按照以上工作方法，2019年M7.1地震至少可以预测到大致时间、大致地点和大致强度（M7±）。诚然，本工作方法尚需多次经验验证。
本文所采用的预测方法，抓住了壳下地震活动的重要信息。地震柱构造或者地震子柱构造的壳下地震活动，只是地震柱体活动的表征而并非全部，但是可以监测到的。它可以显示柱体活动的诸多信息，包括柱体活动的节律、柱体自下而上逐层驱动的过程、火山的熔岩囊、壳下地震的地表投影与壳内地表构造的关系、壳内强震与火山活动的临界时间点，等等。其动画图像还可以展示地震柱体应力状态一张一弛的美妙图像[6]。应该说，本文方法可以获得最为本质、最为直接的预警信号，是大有前途的。
5 结论
本文根据ANSS地震目录资料，运用地震地热说的原理，对24号北美洲地震柱构造的美国西海岸地区及其2个地震子柱构造进行数据处理，采用总体地震、壳下地震、壳内强震和火山活动的平面分布图像、三维立体图像、壳下地震时序图的分析方法，得出了如下结论：
1）美国西海岸地区属于24号北美洲地震柱构造的核心区域，其地震与火山的活动性态，符合地震柱构造的概念，可以作为地震柱构造分支，并可划分为两个地震子柱构造，进行独立研究。
2）U01地震子柱构造位于西雅图地区，以圣海伦火山活动为主，辅以M7±强震活动。未来不太长的时期内可能还有火山喷发，应密切关注熔岩囊附近可能出现的壳下强震活动。
3）U02地震子柱构造位于旧金山至洛杉矶的广大地区，以M7+壳内强震活动为主，沿圣安德列斯断裂南北往返迁移。壳下地震活动的地表投影分为内带和外带分布，可以预示未来强震的迁移方向。
4）2019.7.6的M7.1地震的前兆信息分析和总结，给出了对于未来类似事件处置的基本方法。该方法既适用于本文地震柱构造的研究，也适用于全球24个地震柱构造的研究。
本文研究方法虽有一定优势，但也受到资源限制，目前从公网上只能获得美国、地中海和日本的高精度本地地震目录，其他地区只能利用M4+的ANSS地震目录，研究受限。地震地热说在理论上的缺陷在于对壳下地震和深源地震机制的理解，将壳内地震的弹性力学模型引入地球深部显然不合理，“空化与空泡动力学”或许有助于此，但作者无能为力。因此，地震地热说的研究之路漫漫，仍需努力进取。

致谢
本文感谢美国北加利福利亚地震数据中心（Northern California Earthquake Data Center）、Smithson Institution以及全国图书馆参考咨询联盟（http://jour.ucdrs.superlib.net/）提供的数据与资料支撑。

2019.7.15 初稿
参考文献
[1] USGS. M 7.1 - 18km W of Searles Valley, CA
https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/ci38457511/executive.
[2] 陈立军 (2000) 中国地震震源深度与强震活动状态研究. 地震地质，22(4): 360-370.
[3] 陈立军 (2012) 地震地热说原理与应用. 内陆地震，26 (2), 108-122.
[4] 陈立军 (2013) 地震柱的概念及其基本特征. 华南地震，33 (1), 1-14.
[5] 陈立军, 胡奉湘, 陈晓逢. 全球地震柱的地震层析成像证据. 华南地震, 2013, 33(4): 1-10.
[6] Chen, L.J. (2016) Study on the Seismogenic Mechanism of the Earthquake Mw6.9 in 2014 in the Aegean Sea Seismic Cone Tectonic. International Journal of Geosciences, 7, 669-684.
http://dx.doi.org/10.4236/ijg.2016.75052.
Chinese see: http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-920796.html.
[7] 陈立军. 厄瓜多尔地震柱的构造与地震和火山的预测研究[J]. 自然科学, 2016, 4(3): 292-306.
http://dx.doi.org/10.12677/ojns.2016.43035.
[8] 陈立军. 西北太平洋滨海地区的地震活动与地震柱构造[J]. 地球科学前沿, 2016, 6(3): 214-238.
http://dx.doi.org/10.12677/ag.2016.63024.
[9] 陈立军.全球火山活动成因及其分类研究. 汉斯预印本,
http://dx.doi.org/10.12677/HANS PrePrints.2016.11020.
[10] Chen Lijun., Chen Xiaofeng, Wan Fangfang, Li Pinzhong, Shao Lei. (2015) Comparative Study of Global Seismicity on the Hot Engine Belt and the Cooling Seismic Belt—Improvement on Research Ideas of Earthquake Prediction. International Journal of Geosciences, 6, 741-749. http://dx.doi.org/10.4236/ijg.2015.67060.
[11] 陈立军. 2013年巴基斯坦7.7级地震与兴都库什的地震构造[J]. 内陆地震, 2015, 29(1): 15-27. http://dx.doi.org/10.16256/j.issn.101-8956.2015.01.002.
[12] 陈立军. 2012年0419预测卡片(3年期)的试验总结—地震地热说的壳内强震与火山预测方法介绍[J]. 自然科学, 2015, 3(4): 147-164. http://dx.doi.org/10.12677/OJNS.2015.34019.
[13] Chen, L.J., Chen, X.F. and Shao, L. (2015) Method Research of Earthquake Prediction and Volcano Prediction in Italy. International Journal of Geosciences, 6, 963-971. http://dx.doi.org/10.4236/ijg.2015.69076; Chinese see: http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-920796.html.
[14] 陈立军 (2015) 全球热机带和冷机带火山活动的比较研究—兼论对热机带火山预测研究思路的改进[J]. 地球科学前沿, 2015, 5, 334-357. http://dx.doi.org/10.12677/AG.2015.55034.
[15] 陈立军. 青藏高原的地震构造与地震活动[J]. 地震研究, 2013, 36(1): 123-131.
[16] 陈立军. 2019年7月6日美国加州M7.1地震似可预测[EB/OL].
http://blog.sina.cn/dpool/blog/s/blog_41478bf40102yqla.html?vt=4, 2019-07-18.
[17] 陈立军. 吉林松原地震活动与珲春地震柱[EB/OL].
http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-1185874.html, 2019-06-19.
[18] Smithsonian Institution (2015) Global volcanism program. http://volcano.si.edu/index.cfm.
[19] 黄金莉, 赵大鹏. 美国南加州地壳、上地幔三维P波速度成像——莫霍面起伏的影响[J]. 地震学报, 2003, 25(6): 563-573.
[20] 罗灼礼, 钱洪, 闻学泽. 鲜水河断裂与圣安德列斯断层的地震地质对比研究[J]. 四川地震, 1987(4): 1-10.
[21] 陈立军. 地震柱型火山喷发特征[EB/OL].http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-983911.html, 2016-06-11.
[22] 陈立军. 地幔柱型火山喷发特征[EB/OL].http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-982026.html, 2016-06-02.
[23] 陈立军 (2013) 壳下地震活动的研究(6) 拉马德雷现象: 地幔的年代际振荡和年际振荡(MDO).
http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-664926.html
[24] Chen, L.J. (2013) Mantle Decadal Oscillation (MDO). http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-665664.html

[25] 陈立军. 美国西海岸地震预测方法初探[EB/OL].

http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-525866.html, 2012-01-05.
[26] 陈立军. 地震预测验证记录001号: 加利福尼亚湾4.12 发生 6.9 级地震[EB/OL].
http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-558624.html, 2012-04-12.


Seismic Activity and Seismic Cone Tectonics on the West Coast of the United States

Lijun Chen
Changsha City, China
E-mail: seisman@foxmail.com

Abstract:
In the west coast of the United States, there are frequent strong earthquakes and volcanic activities in the crust, high accuracy of the earthquake catalogue, so it is the best choice to study prediction of strong earthquakes and volcanoes, and there are two different types of seismic cone tectonics, volcanic type and intracrustal strong seismicity type, so it becomes the epitome of global earthquake prediction research, rarer. In this paper, according to the data of ANSS earthquake catalogue in the United States, using the Seismo-Geothermic Theory and its methods, the images were processed such as the planar distribution images and the three-dimensional images of the general earthquakes, subcrustal earthquakes, intracrustal strong earthquakes and volcanic eruption and the sequence diagrams of subcrustal earthquakes in the study area, as well as theory explanation of their relations with the San Andreas Fault. According to this idea, the volcanic origin and precursory information of U01 mini seismic cone tectonic were firstly studied, then the causes of intracrustal strong seismicity of U02 mini seismic cone tectonic and their migration rules were studied. The precursory information of M7.1 earthquake on July 6, 2019, was analyzed and summarized in U02 mini seismic cone tectonic, and a basic method for handling similar events in the future were given. n this paper, it thinks as strong earthquake and volcanic disaster is from deep mantle heat energy, rather than the result of the independence movement of surface structure. Therefore, it finds the most natural energy of causes of seismicity and volcanic activity and opens a new direction for the prediction research of earthquakes and volcanoes.

Key Words
Seismo-Geothermic Theory (Seismo-Geothermics), mini seismic cone tectonic, intracrustal strong earthquake, subcrustal earthquake, volcano

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳

APP专享