为什么地球上会有冰期?

为什么地球上会有冰期?

在间冰期,全球气候变暖,大陆冰川和两极冰盖融化留归大海,全球大洋海平面大约上升100-200米.根据地壳均衡原理,卸载的大陆地壳要均衡上升,加载的海洋地壳要均衡下降.由于地球表面是球面而不是平面,上升的大陆地壳面积扩大,受到强烈引张作用；下降的大洋地壳面积缩小,形成大洋海沟及其俯冲消减运动.由于总的趋势是大陆表面质量不断减少,海洋表面质量不断增加,所以,间冰期时期的地球形状应该是大陆上等位面低、大洋上等位面高的“梨形体”.此时,大陆地壳受到引张,大洋地壳受到挤压.
由于受地球轨道周期的影响,全球气候的冷暖不断周期性转换,冰期和间冰期大约以10万年为周期不断转换,其中还有60、200、2000、20000和40000年的短周期的气候变化.由于气候的冷暖变化,大陆和海洋的质量分布也是周期变化的,地球由于陆海分布的不同,形状也是不断变化的.陆海地壳承受到的应力也是不断变化的.这些变化构成了全球地震在时间和空间上不断的周期变化,形成独特的分布规律.
关键词：地球形状,梨形体,地壳均衡,陆海分布,地震,海平面变化
20世纪60年代卫星升空后大地测量和地球物理学者根据卫星轨迹的摆动,求出了重力场并获知大地水准面呈梨形.德国人很精细地测出了地球的形状,但他们还没阐述为什么是这个形状.
马宗晋十分敏感地注意到了这一认识与全球地震和板块的分布可能有内在关系.因为地球不是椭圆形,而是梨形,地震发生最多的北半球20°—50°纬度带正是鸭梨形往里凹的地带,即收缩的地带.他进而研究梨形地球和地震分布的关系,找到了一个研究地球构造的新途径——利用地震知识来认识地球的形状.马宗晋研究发现：全球三个大的洋脊集中发育在南半球,除了北大西洋,3/4洋脊都在南边,而大陆70%在北半球.从而得出结论：南半球是膨胀开裂为主的半球,北半球是收缩的半球,压力大,聚集能量大,因而形成的地震也多[1].
马宗晋正确地指出了陆海分布的不同是地球梨形体产生的原因,并由此形成北大陆系地震构造系统.上世纪80年代初,马宗晋多次访问美国,他发现,美国本土的地震构造与中蒙的地震构造竟惊人的相似,进而从对法国、意大利、罗马尼亚、土耳其等国的访问中再度明确了中蒙构造区与南欧山原地区和中亚山原地区也具有很好的可对比性.于是他首先研究了世界地震和板块有什么关系,独立地提出了三大地震构造系统,即环太平洋系(以板块深俯冲带为代表)、大洋脊系(以巨大开裂边界为代表)、北大陆系(以陆内纬向造山与造原为代表).他指出,世界上的大陆大地震90%都发生在北半球的20.—50.纬度线之内,是因为在这一纬度范围内有几个高原：青藏高原、伊朗高原、阿尔卑斯高原、美国西部高原.这是一个过去没有人提出的问题,在1982年召开的第一次世界大陆地震研讨会上马宗晋提出来了.南北半球陆海分布的不同为什么会产生地球的梨形体呢?
在冰期,全球气候变冷,全球大洋大约100-100米厚的海水层通过降雨和降雪转变为大陆冰川和两极的冰盖.根据地壳均衡原理,加载的大陆地壳要均衡下沉,卸载的海洋地壳要均衡上升.由于地球表面是球面而不是平面,下降的大陆地壳面积收缩,受到强烈积压；上升的大洋地壳面积扩张,形成大洋中脊及其扩张运动[2-5].由于总的趋势是大陆表面质量不断增加,海洋表面质量不断减少,所以,冰期时期的地球形状应该是大陆上等位面高、大洋上等位面低的“反梨形体”.此时,大陆地壳受到挤压,大洋地壳受到扩张.
在间冰期,全球气候变暖,大陆冰川和两极冰盖融化留归大海,全球大洋海平面大约上升100-200米.根据地壳均衡原理,卸载的大陆地壳要均衡上升,加载的海洋地壳要均衡下降.由于地球表面是球面而不是平面,上升的大陆地壳面积扩大,受到强烈引张作用；下降的大洋地壳面积缩小,形成大洋海沟及其俯冲消减运动.由于总的趋势是大陆表面质量不断减少,海洋表面质量不断增加,所以,间冰期时期的地球形状应该是大陆上等位面低、大洋上等位面高的“梨形体”.此时,大陆地壳受到引张,大洋地壳受到挤压.
由于受地球轨道周期的影响,全球气候的冷暖不断周期性转换,冰期和间冰期大约以10万年为周期不断转换,其中还有60、200、2000、20000和40000年的短周期的气候变化.
由于气候的冷暖变化,大陆和海洋的质量分布也是周期变化的,地球由于陆海分布的不同,形状也是不断变化的.陆海地壳承受到的应力也是不断变化的.这些变化构成了全球地震在时间和空间上不断的周期变化,形成独特的分布规律.
正如马宗晋所指出的,在1425年即小冰期的末期,潮汐达到了最大值.从15至17世纪的200余年内,世界上强震很多,其它自然灾害也很集中,这也正是蒙德极小值期.与之对应的中国华北第六地震活动期,延续了200多年,其间发生了4次8级地震,7次7级地震,其后的平静期延续了85年,未发生任何大于6级的地震[6].这个时期太阳活动处于极小值,人们往往把它当作小冰期气候产生的原因.实际上,单凭太阳辐射能量变化不足以解释气候的巨大波动.郭增建提出的海震调温假说就是一个很有说服力的机制[7].海洋及其周边地区的强震可使海洋深处冷水迁到海面,使水面降温,冷水吸收较多的二氧化碳,从而使地球降温.这个机制放大了太阳活动低值的降温效果,使更多赤道地区的海水转变为两极地区的冰盖.强潮汐不断改变海平面的形状,强潮汐、全球气候变冷和强震多发在小冰期的对应关系,为强潮汐激发强震提供了证据[8-12].
近期研究发现,1889年以来,全球大于等于8.5级的地震共18次.在1889-1924年“拉马德雷”“冷位相”发生6次,在1925-1945年“拉马德雷”“暖位相”发生1次,在1946-1977年“拉马德雷”“冷位相”发生11次,在1978-2003年“拉马德雷”“暖位相”发生0次,在2004-2005年“拉马德雷”“冷位相”已发生2次（见表1）.规律表明,拉马德雷冷位相时期是全球强震的集中爆发时期.2000年进入了拉马德雷冷位相时期,2000-2035年是全球强震爆发时期.拉马德雷的冷位相与全球冷气候对应,拉马德雷的暖位相与全球的暖气候对应.
地壳的应力变化与全球气候变化引起的地表质量迁移明显相关,全球强震与全球气候变化的相关性值得关注!