地震发生的原理及消除办法
摘 要 本文通过对地震产生的原理进行逻辑分析，阐述地震发生基本原理，提出消除地震的相关办法。
关键词 地震 软流圈 帕斯卡定律 热积聚效应 热传递
引 言
纵观人类文明历史进程，地震一直是头号自然灾害，20世纪全球因地震死亡的人数约为120万人，其中中国占了60万人，是全球的一半。21世纪全球因地震死亡的人数约为80万人。其中，印尼、海地和汶川三次地震是死亡人数最多的地震事件，人类历史因地震而发生深刻改变。1923年关东大地震的发生，日本大感国土之狭小，国内的资源不足，国土自然灾害频发，因此制定了一系列侵华策略，“欲先征服世界，必先征服中国”，开拓生存空间。侵华战争爆发，在中国东北建立移民村，大批日本人迁移定居。关东大地震使日本国内陷入困境，加速了日本侵略中国的速度。现代社会人口流动出现“盆地效应”，人口过度集中在超大城市，若超大城市发生严重地震灾害，后果无法想象。在科技文明高度发达的今天，地震不应该成为制约人类发展的障碍。本文通过探讨地震发生基本原理，研究消除地震的方法。
一、地球的内部结构
要弄清楚地震产生的原因，首先要了解地球内部的结构。主流科学认为地球从内部到外部分别由：内核、外核、下地幔、上地幔、地壳组成。
第一层内核：由固态铁和镍组成，深度4700~6371公里，常年温度在4000~6800℃之间。这个温度甚至比太阳表面温度还高，但由于地球内核的压强是地表大气压的350万倍，在这种环境下，物体的密度也非常大，使构成地核主要元素的铁镍混合物始终处于固态。内核的高温主要来源于地球形成时的原始热量和放射性元素的衰变。
第二层外核：由液态铁和镍组成，深度2900~4700公里，外核围绕内核不停的流动，于是产生了地球的磁场。
第三层下地幔：由半固态的岩石和金属组成，深度980~2900公里。
第四层上地幔：它的物质成分科学界认为与球粒陨石相近，即以铁、镁、硅酸盐为主，局部呈熔融或软化状态，深度33-980公里。
第五层地壳：就是我们所熟知的地球表面部分，由岩石组成的固体外壳，厚度在不同地区有所差异，海洋地壳的厚度约为5~10公里，陆地地壳的厚度则在20-70公里左右。
二、地球内部结构适用哪些物理定律？
地球内部的结构了解清楚后，要分析清楚地震发生原因，必须要了解地球内部结构适用哪些物理定律。这些定律由内到外主要包括：热力学第一定律、热力学第二定律、热传递、帕斯卡定律、热积聚效应、熔点。
热力学第一定律：能量不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式，转化为另一种形式，或者从一个物体，转移到其他物体，在转化过程中，能量总量保持不变。地核能量来源于地球形成时的原始热量和放射性元素的衰变，这些能量每时每刻都在生成扩散，能量以热能的形式通过地核→地幔→地壳→转移至外界，总能量不变。
热力学第二定律：在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移。地核温度在4000~6800℃之间，地幔温度范围在1000℃一4000℃之间，地壳温度小于1000℃。地核产生的能量从高温区域持续向低温区域地幔、地壳转移。
热传递：是指由于温度差引起的热能传递现象。主要存在三种基本形式：热传导、热辐射和热对流。固态物质只能以热传导、热辐射方式转移热能，流体物质（气体和液体）同时发生热传导、热辐射和热对流。地幔是固态物质与液态熔融物质共存，因此，液态熔融物质传热速率大于固态物质。
帕斯卡定律：不可压缩流体中任一点受外力产生压强增值后，此压强增值瞬时间传至静止流体各点。地幔存在液态熔融物质，液态区域某个点位发生压强增强，会传递至其他液态区域。
热积聚现象：封闭或者半封闭系统吸热能力大于散热能力，温度升高，压强增大，产生破裂或爆炸现象。地幔介于地核和地壳之间，属于封闭空间，固态物质与液态熔融物质共存，液态熔融物质传热速率大于固态物质，会出现液态区域温度、压强高于固态区域情况。
熔点：在一定压强下，纯物质的固态和液态呈平衡时的温度。物质的熔点并不是固定不变，压强对熔点影响很大，熔化过程是体积变大的过程，当压强增大时，物质的熔点要升高。地幔温度、压强分布并不均匀，地幔深处液态熔融物质分布受温度、压强影响随机分布，最集中分布在地下60～250公里之间。
三、地震发生的特点有哪些？
当我们了解了地球内部结构以及相应的物理定律，还需要了解地震特点，这些特点包括：震源深度，地震频发性，突发瞬时性，地震带密集分布。
震源深度：是指从震源到地面的垂直距离。根据震源深度可以把地震分为浅源地震（0-70公里）、中源地震（70-300公里）、深源地震（300公里以上），观测到最深的地震是720公里。对人类造成严重威胁的是浅源地震，它发震的频率最多，若以释放的能量多少来比较，85%是浅源地震。在大陆上，浅源地震占95%以上，因此地震灾害主要由浅源地震造成。
地震频发性：全球每年发生的地震频次约为500多万次，这意味着每天大约会发生上万次地震，但其中绝大多数地震太小或太远，人们无法感受到。其中：6级以上地震每年大约在100-300次之间，7级以上地震每年大约有18次左右，8级地震每年平均大约有一次，偶尔可能没有。
突发瞬时性：地震的能量在几秒钟内瞬间释放，破坏作用的时间很短，最短十几秒，最长两三分钟就造成山崩地裂，房倒屋塌，人们无法在短时间内组织有效的行动。
地震带密集分布：地震并非均匀分布于地球各个区域，而是集中于某些特定条带，这些地震集中的条带称为地震带。地球上主要有三处地震带：环太平洋火山地震带、欧亚地震带、洋脊地震带。地震带基本上在板块交界处，在地震带内震中密集，在地震带外零散分布。环太平洋地震带是全球规模最大的地震活动带，这条地震带集中了世界上80%的地震，集中了全世界80%以上的浅源地震、90%的中源地震和几乎全部的深源地震，其释放的地震能量占全球地震总能量的80%，是大多数灾难性地震和全球8级以上巨大地震的主要发阵地带。
四、地震发生的原理
现在，我们已经了解了地球的内部结构、相匹配的物理定律以及地震发生的特点，根据以上知识串联起来，就能通过逻辑推理推测出地震发生的原理。
首先，需要明确一点，在地核持续释放热能条件下，地幔、地壳发生的各类能量释放活动，其能量最终都来源于地核热能。这些能量释放活动包括：地震、火山、板块移动、地热喷泉等。
其次，地震发生的特点，体现了地球内部某种物理现象特性，下面具体分析：
1、地震震源深度在0-720公里，这部分区域是上地幔和地壳层，属于固态物质与液态物质共存区，说明这种物理现象只发生在此区域内。
2、地震每年发生频次500多万，每天发生上万次，说明这种物理现象在上地幔、地壳区域持续产生，持续破灭，才能导致地震持续不断发生。
3、地震能量瞬间释放，破坏作用时间很短，说明这种物理现象属于临界爆炸释放能量。
4、地震密集分布在在板块交界处，板块交界处有个特性，相比较板块内部区域，板块交界处地下压强相对偏低。主要由两方面原因导致，一是板块由整体构成，边缘地下压强可以被整体分担；二是板块交界处较薄，地下压强降低。说明这种物理现象受压强作用支配。
自然界中存在一种物理现象符合地震发生的所有特点，那就是“热积聚现象”。热积聚现象指的是：封闭或者半封闭系统吸热能力大于散热能力，温度升高，压强增大，产生破裂或爆炸释放能量的现象。下面具体分析热积聚现象如何引发地震：
1、地幔温度由内到外在4000-1000℃之间，呈阶梯分布，在自然条件下热量总是从高温物体向低温物体转移。地幔存在软流圈，最集中的区域在地下50-250公里之间。这些软流圈包覆在固态岩石之间，属于封闭空间，软流圈从高温区域吸热，向固态岩石低温区域传热。
2、固态岩石以热传导、热辐射方式转移热能。软流圈因为具有流动性，可以同时以热传导、热辐射、热对流转移热能。这种传热速率不一致，导致软流圈吸热能力大于向周边固态岩石散热能力，就触发了“热积聚现象”。
3、因为软流圈热能持续积聚，温度上升，开始融化边缘区域岩石，岩石由固态转化为液态，体积膨胀，软流圈扩大，内部压强上升，更多热能继续积聚。
4、这种连锁反应可以归纳为：“软流圈吸热能力大于向边缘区域固态岩石散热能力→热量积聚→软流圈温度、压强上升→软流圈边缘区域岩石融化→软流圈缓慢扩大→内部压强继续上升→重复循环”。在经历无数次循环，软流圈内部压强达到外部岩石层压强临界值，岩石层断裂位移瞬间释放能量。
5、软流圈内部压强受到帕斯卡定律作用，压强总是趋向一致，总是由高压区域向低压区域传递压强。而软流圈边缘区域岩石层随着深度不同，承受压强却是不一致，当软流圈压强持续上升，岩石层低压区域首先断裂位移，软流圈释放掉一部分能量，再继续积聚能量，岩石层高压区域继续断裂位移，软流圈再积蓄能量，最终达到岩石圈最高耐压极限，软流圈释放掉大部分能量。这在宏观层面就会产生震级较小的地震，在最后一次会产生震级巨大的地震。
6、还有一种情况是震级巨大的地震首先发生，后续伴随各种震级较小的地震，这种情况的产生是因为软流圈压强达到岩石层耐压最大值，断裂位移释放能量，又因为岩石层断裂位移，导致岩石层整体性受到破坏，分裂成多个较小区域岩石层，耐受压强数值降低，软流圈继续释放能量导致。
7、地震释放能量大小受到软流圈内部压强和外部压强共同作用影响。软流圈内部压强取决于周边岩石压强破裂临界值，临界值越大，软流圈能够持续循环吸收热能时间越长。对于深源地震，软流圈内部压强非常大，但外部岩石压强也很大；对于浅源地震，软流圈内部压强偏低，但是外部岩石压强也偏低。软流圈在地幔深处释放能量，并不会比在地幔浅处释放的能量大。深源地震就像手雷在密闭钢瓶内爆炸，浅源地震就像爆竹在密闭玻璃瓶内爆炸，并不会因为软流圈内部压强越大，造成的危害越大。
8、最后一种情况，软流圈包覆在岩石层之间，相互隔绝的软流圈内部压强并不相同，当高压区域软流圈压迫低压区域软流圈，中间岩石突然破裂，两个软流圈相通融合为一个整体，也会释放一次小型地震。软流圈体积越大，内部传热速率越大，热积聚现象越明显，最终释放的能量也越大。
地震产生的原因已经解释清楚：地幔软流圈属于封闭空间，吸热能力大于向边缘区域固态岩石散热能力，触发热积聚效应，热能持续循环往复积累，内压持续增大，冲破岩石层爆炸释放能量导致。那么下一个问题就是，软流圈是如何形成的？
1、毋庸置疑，软流圈形成的能量来源于地核热能。其次，软流圈本质上是固态岩石融化形成的液态区域，因此，熔点是软流圈形成的关键指标。
2、固体转化为液体的熔点受三个指标影响，包括：压强，温度，物质成分。以地幔硅酸盐为例：硅酸钠熔点约为1089℃，硅酸铁熔点约为1450℃，硅酸钙熔点约为1540℃，硅酸铝熔点约为1750℃左右，硅酸镁熔点约为1890℃。每个物质成分不同，熔点也不同。地幔内部温度在4000℃-1000℃之间，内部压强在50万-150万大气压之间，不同温度、不同压强会导致物质熔点不同。
3、地幔相同区域，温度不变，压强不变，物质成分是形成软流圈的关键因素。地幔不同区域，物质成分相同，温度、压强是形成软流圈的关键因素。因此，地幔任何区域，只要满足压强、温度、物质成分要求，都可以形成软流圈，而软流圈就是地震释放能量的孕育者。
4、地幔内部压强、温度受地核释放热能影响，处于动态变化中，一些区域软流圈吸收热能已成熟，边缘岩石压强临界值偏低，软流圈达到释放能量条件，开始冲破岩石释放能量。另一些区域刚刚生成微小软流圈，利用固体、液体传热速率差异，不断积聚能量，持续扩大中，属于地震潜在释放者。
5、正是由于固体、液体传热速率差异影响，地幔无数个微小的软流圈不断生成，无数个成熟的软流圈破灭释放能量，在这种不断生灭过程中，产生了地球每年多达500万次地震。地幔中是固态岩石转化为液态岩石现象，自然界中存在液态水转化为气态蒸汽释放能量现象，海底热泉：液态水吸收过量海底热能，汽化成蒸汽的现象。因为液态水具有浮力，这是固态物质所不具备的物理特性，蒸汽泡泡无法在海底持续积聚热能，因此会上浮到海面破裂释放能量。
为什么地震密集发生在板块交界处？从上面内容我们得出地幔无数个软流圈在固体、液体传热速率差异影响下，软流圈持续产生，持续破灭导致地震发生。而软流圈的形成受到地幔压强、温度、物质成分影响。板块交界处相对其他板块属于低压区域，因为压强低，岩石熔点降低，就容易熔融形成软流圈。因此，板块交界处为软流圈的大量形成提供了良好的温床。
五、如何避免地震对人类造成的伤害
地球每年500万次地震的原因，来源于地幔不同区域软流圈在固体、液体传热速率差异影响下，持续生灭产生。因此，要想消除所有地震，不具有操作性。因为地震发生在距离地面以下720公里范围内，没有任何方法能够深入到地下那么深的区域。但是，对人类造成重大灾害的地震主要是由浅源地震造成，疏导浅源地震有序释放能量可以实现。
通过前面内容知道，地震是由于地幔软流圈内部压强大于周围固态岩石，导致周围固态岩石破裂振动释放能量导致。软流圈内部压强上升是液态熔融物质传热速率大于固态岩石，热量持续积聚，软流圈边缘区域固体岩石持续融化，体积增大，内部压强上升导致，这是不可逆现象。因此，无法消除这种不可逆现象，只能通过疏导、转移能量阻止或者降低地震震级，减少对人类社会的危害。
疏导、转移产生浅源地震的能量主要有两种方式：
1、让地幔软流圈内部能量以火山喷发岩浆的形式释放
21世纪以来，火山喷发仅仅对人类造成54人死亡，这与地震带来的80万死亡人数相比，几乎微不足道。火山喷发是地幔软流圈内部压强大于火山口岩石压强，冲破火山口，液态岩浆释放到地面上的自然现象，因此，火山喷发和地震是软流圈能量释放的不同方式。这也可以从火山在地球上的分布来证明，火山主要集中分布在板块交界地带，这也是地震频发的区域。
如果火山口内部耐受压强大于此区域地壳岩石层，那么存在于此区域地下软流圈就会选择压强低的冲破地壳岩石层，以地震的方式释放能量。如果火山口内部耐受压强小于此区域地壳岩石耐受压强，那么软流圈就会选择压强低的冲破火山口，以喷发岩浆的方式释放能量。
而火山在不断喷发过程中，火山锥会不断累积高度，同时岩浆冷却凝固，会持续增大火山内部耐受压强，当火山内部耐受压强大于此区域地壳岩石层，火山将不再喷发，成为死火山，地震开始在此区域频繁发生。
火山就像火力发电厂的“安全泄压阀”，当“安全泄压阀”发生故障无法起到保护作用时，锅炉或者蒸汽管道就会持续积累热能、压强上升就会爆炸。这种爆炸在地球上体现的就是地壳岩石层破裂，产生地震。
地球约有2000座死火山，如果人为干预疏通死火山，让死火山成为地幔软流圈正常泄压、释放能量的通道，那么板块交界地带就不会再频繁发生地震，或者减少地震等级。
疏通死火山有四种方式：第一种使用放射性污染较小的微型氢弹直接放置在死火山口进行核爆，降低火山内部压强，使地幔软流圈能以低于周边地壳岩石层的压强喷发岩浆释放能量。这种方式也可能提前引发地震，使软流圈积聚能量提前释放，降低地震等级。第二种使用钻掘机、盾构机开通火山旁路，最深处区域使用炸药爆破，让岩浆正常流出，释放软流圈内部压力。第三种是使用常规炸药，将火山口侧面炸出岩浆释放通道，让岩浆正常流出，释放软流圈内部压力。无论哪种方式，本质上是为地壳下方软流圈打开“排压孔”，制止地壳表层软流圈积聚压力，破裂岩石层释放能量。
2、让地幔软流圈内部能量以液态水吸热的形式释放
自然界存在天然形成的以液态水吸热制止火山、地震大规模爆发的区域，美国黄石公园超级火山就是典型区域。这座巨大的火山岩浆库距离地面最近仅为八公里，火山口有超过10000多个热泉，这些热泉分布在火山口各个区域，最著名的热泉包括：老忠实喷泉、大棱镜彩泉、城堡间歇喷泉、巢穴间歇喷泉、牵牛花热泉、小饼干热泉和蓝宝石热泉等，这10000多个热泉持续吸收地下岩浆库热能，持续向地壳表面释放热能，这阻止了黄石火山热能持续积聚，从而阻止了火山喷发，也阻止了规模更大的地震爆发。
黄石火山就像火力发电厂锅炉，持续释放热能，如果没有冷却水吸收热能，封闭空间锅炉就会持续积聚大量热能，压力持续上升而爆炸。热泉就像锅炉的冷却水，使地下热能有序引导到地面释放，阻止了地震和火山大规模爆发。
黄石火山的主要冷却水来源于黄石湖，这个湖位于黄石火山口的中心，而黄石湖的水源来源于黄石河，它是密苏里河上游的主要支流。如果没有这条河流经过黄石火山，仅凭地壳岩石层以热传导、热辐射方式向外界释放能量，最终只能通过火山喷发释放能量。因此，这条黄石河阻止了黄石火山喷发，也阻止了地震的产生。液态水导热的重要特性是热对流，通过热对流可以将黄石火山的热能引导至地面，这是黄石公园几十万年未喷发的原因。如果河流改道或者枯竭，那么黄石火山必然会喷发。
黄石火山的特殊性在于没有天然形成的火山锥，火山口的海拔低于黄石河的海拔，这为黄石河水流入火山口提供了巨量冷却水，全世界99%以上火山都有火山锥，因此，在自然状态下，河水能够流入火山口是极端特例。
人工模拟黄石火山疏导地下热能的方式，可以阻止此地区火山和地震的发生。使用页岩气开采技术“水力压裂方法”、钻掘机、盾构机、炸药爆破等方式，将火山锥底面压裂出巨大裂缝，这个巨大裂缝穿透整个火山锥，就像在大山底部开凿出隧道一样，然后将附近大河支流改道，穿过死火山地下隧道，让河水通过火山高温区域吸收热能，模拟黄石火山相同方式，用水带走软流圈积聚热量，防止地下软流圈积聚憋压爆发地震或者火山。
另外一种方式是通过“水力压裂方法”分别将地壳深处高温区域压裂出2处裂缝，使这两处裂缝相互联通，在地表建立地热发电站，通过在注入井注入高压液态水，通过生产井回收高温蒸汽进行地热发电和综合利用。利用之后的温水再通过注入井回灌到地壳深处循环吸热。这种方式即可以将软流圈热能通过液态水汽化吸热引导至地面，减少地震震级或者消除地震，同时可以充分利用地热资源为人类社会提供清洁电能。
摘 要 本文通过对地震产生的原理进行逻辑分析，阐述地震发生基本原理，提出消除地震的相关办法。
关键词 地震 软流圈 帕斯卡定律 热积聚效应 热传递
引 言
纵观人类文明历史进程，地震一直是头号自然灾害，20世纪全球因地震死亡的人数约为120万人，其中中国占了60万人，是全球的一半。21世纪全球因地震死亡的人数约为80万人。其中，印尼、海地和汶川三次地震是死亡人数最多的地震事件，人类历史因地震而发生深刻改变。1923年关东大地震的发生，日本大感国土之狭小，国内的资源不足，国土自然灾害频发，因此制定了一系列侵华策略，“欲先征服世界，必先征服中国”，开拓生存空间。侵华战争爆发，在中国东北建立移民村，大批日本人迁移定居。关东大地震使日本国内陷入困境，加速了日本侵略中国的速度。现代社会人口流动出现“盆地效应”，人口过度集中在超大城市，若超大城市发生严重地震灾害，后果无法想象。在科技文明高度发达的今天，地震不应该成为制约人类发展的障碍。本文通过探讨地震发生基本原理，研究消除地震的方法。
一、地球的内部结构
要弄清楚地震产生的原因，首先要了解地球内部的结构。主流科学认为地球从内部到外部分别由：内核、外核、下地幔、上地幔、地壳组成。
第一层内核：由固态铁和镍组成，深度4700~6371公里，常年温度在4000~6800℃之间。这个温度甚至比太阳表面温度还高，但由于地球内核的压强是地表大气压的350万倍，在这种环境下，物体的密度也非常大，使构成地核主要元素的铁镍混合物始终处于固态。内核的高温主要来源于地球形成时的原始热量和放射性元素的衰变。
第二层外核：由液态铁和镍组成，深度2900~4700公里，外核围绕内核不停的流动，于是产生了地球的磁场。
第三层下地幔：由半固态的岩石和金属组成，深度980~2900公里。
第四层上地幔：它的物质成分科学界认为与球粒陨石相近，即以铁、镁、硅酸盐为主，局部呈熔融或软化状态，深度33-980公里。
第五层地壳：就是我们所熟知的地球表面部分，由岩石组成的固体外壳，厚度在不同地区有所差异，海洋地壳的厚度约为5~10公里，陆地地壳的厚度则在20-70公里左右。
二、地球内部结构适用哪些物理定律？
地球内部的结构了解清楚后，要分析清楚地震发生原因，必须要了解地球内部结构适用哪些物理定律。这些定律由内到外主要包括：热力学第一定律、热力学第二定律、热传递、帕斯卡定律、热积聚效应、熔点。
热力学第一定律：能量不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式，转化为另一种形式，或者从一个物体，转移到其他物体，在转化过程中，能量总量保持不变。地核能量来源于地球形成时的原始热量和放射性元素的衰变，这些能量每时每刻都在生成扩散，能量以热能的形式通过地核→地幔→地壳→转移至外界，总能量不变。
热力学第二定律：在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移。地核温度在4000~6800℃之间，地幔温度范围在1000℃一4000℃之间，地壳温度小于1000℃。地核产生的能量从高温区域持续向低温区域地幔、地壳转移。
热传递：是指由于温度差引起的热能传递现象。主要存在三种基本形式：热传导、热辐射和热对流。固态物质只能以热传导、热辐射方式转移热能，流体物质（气体和液体）同时发生热传导、热辐射和热对流。地幔是固态物质与液态熔融物质共存，因此，液态熔融物质传热速率大于固态物质。
帕斯卡定律：不可压缩流体中任一点受外力产生压强增值后，此压强增值瞬时间传至静止流体各点。地幔存在液态熔融物质，液态区域某个点位发生压强增强，会传递至其他液态区域。
热积聚现象：封闭或者半封闭系统吸热能力大于散热能力，温度升高，压强增大，产生破裂或爆炸现象。地幔介于地核和地壳之间，属于封闭空间，固态物质与液态熔融物质共存，液态熔融物质传热速率大于固态物质，会出现液态区域温度、压强高于固态区域情况。
熔点：在一定压强下，纯物质的固态和液态呈平衡时的温度。物质的熔点并不是固定不变，压强对熔点影响很大，熔化过程是体积变大的过程，当压强增大时，物质的熔点要升高。地幔温度、压强分布并不均匀，地幔深处液态熔融物质分布受温度、压强影响随机分布，最集中分布在地下60～250公里之间。
三、地震发生的特点有哪些？
当我们了解了地球内部结构以及相应的物理定律，还需要了解地震特点，这些特点包括：震源深度，地震频发性，突发瞬时性，地震带密集分布。
震源深度：是指从震源到地面的垂直距离。根据震源深度可以把地震分为浅源地震（0-70公里）、中源地震（70-300公里）、深源地震（300公里以上），观测到最深的地震是720公里。对人类造成严重威胁的是浅源地震，它发震的频率最多，若以释放的能量多少来比较，85%是浅源地震。在大陆上，浅源地震占95%以上，因此地震灾害主要由浅源地震造成。
地震频发性：全球每年发生的地震频次约为500多万次，这意味着每天大约会发生上万次地震，但其中绝大多数地震太小或太远，人们无法感受到。其中：6级以上地震每年大约在100-300次之间，7级以上地震每年大约有18次左右，8级地震每年平均大约有一次，偶尔可能没有。
突发瞬时性：地震的能量在几秒钟内瞬间释放，破坏作用的时间很短，最短十几秒，最长两三分钟就造成山崩地裂，房倒屋塌，人们无法在短时间内组织有效的行动。
地震带密集分布：地震并非均匀分布于地球各个区域，而是集中于某些特定条带，这些地震集中的条带称为地震带。地球上主要有三处地震带：环太平洋火山地震带、欧亚地震带、洋脊地震带。地震带基本上在板块交界处，在地震带内震中密集，在地震带外零散分布。环太平洋地震带是全球规模最大的地震活动带，这条地震带集中了世界上80%的地震，集中了全世界80%以上的浅源地震、90%的中源地震和几乎全部的深源地震，其释放的地震能量占全球地震总能量的80%，是大多数灾难性地震和全球8级以上巨大地震的主要发阵地带。
四、地震发生的原理
现在，我们已经了解了地球的内部结构、相匹配的物理定律以及地震发生的特点，根据以上知识串联起来，就能通过逻辑推理推测出地震发生的原理。
首先，需要明确一点，在地核持续释放热能条件下，地幔、地壳发生的各类能量释放活动，其能量最终都来源于地核热能。这些能量释放活动包括：地震、火山、板块移动、地热喷泉等。
其次，地震发生的特点，体现了地球内部某种物理现象特性，下面具体分析：
1、地震震源深度在0-720公里，这部分区域是上地幔和地壳层，属于固态物质与液态物质共存区，说明这种物理现象只发生在此区域内。
2、地震每年发生频次500多万，每天发生上万次，说明这种物理现象在上地幔、地壳区域持续产生，持续破灭，才能导致地震持续不断发生。
3、地震能量瞬间释放，破坏作用时间很短，说明这种物理现象属于临界爆炸释放能量。
4、地震密集分布在在板块交界处，板块交界处有个特性，相比较板块内部区域，板块交界处地下压强相对偏低。主要由两方面原因导致，一是板块由整体构成，边缘地下压强可以被整体分担；二是板块交界处较薄，地下压强降低。说明这种物理现象受压强作用支配。
自然界中存在一种物理现象符合地震发生的所有特点，那就是“热积聚现象”。热积聚现象指的是：封闭或者半封闭系统吸热能力大于散热能力，温度升高，压强增大，产生破裂或爆炸释放能量的现象。下面具体分析热积聚现象如何引发地震：
1、地幔温度由内到外在4000-1000℃之间，呈阶梯分布，在自然条件下热量总是从高温物体向低温物体转移。地幔存在软流圈，最集中的区域在地下50-250公里之间。这些软流圈包覆在固态岩石之间，属于封闭空间，软流圈从高温区域吸热，向固态岩石低温区域传热。
2、固态岩石以热传导、热辐射方式转移热能。软流圈因为具有流动性，可以同时以热传导、热辐射、热对流转移热能。这种传热速率不一致，导致软流圈吸热能力大于向周边固态岩石散热能力，就触发了“热积聚现象”。
3、因为软流圈热能持续积聚，温度上升，开始融化边缘区域岩石，岩石由固态转化为液态，体积膨胀，软流圈扩大，内部压强上升，更多热能继续积聚。
4、这种连锁反应可以归纳为：“软流圈吸热能力大于向边缘区域固态岩石散热能力→热量积聚→软流圈温度、压强上升→软流圈边缘区域岩石融化→软流圈缓慢扩大→内部压强继续上升→重复循环”。在经历无数次循环，软流圈内部压强达到外部岩石层压强临界值，岩石层断裂位移瞬间释放能量。
5、软流圈内部压强受到帕斯卡定律作用，压强总是趋向一致，总是由高压区域向低压区域传递压强。而软流圈边缘区域岩石层随着深度不同，承受压强却是不一致，当软流圈压强持续上升，岩石层低压区域首先断裂位移，软流圈释放掉一部分能量，再继续积聚能量，岩石层高压区域继续断裂位移，软流圈再积蓄能量，最终达到岩石圈最高耐压极限，软流圈释放掉大部分能量。这在宏观层面就会产生震级较小的地震，在最后一次会产生震级巨大的地震。
6、还有一种情况是震级巨大的地震首先发生，后续伴随各种震级较小的地震，这种情况的产生是因为软流圈压强达到岩石层耐压最大值，断裂位移释放能量，又因为岩石层断裂位移，导致岩石层整体性受到破坏，分裂成多个较小区域岩石层，耐受压强数值降低，软流圈继续释放能量导致。
7、地震释放能量大小受到软流圈内部压强和外部压强共同作用影响。软流圈内部压强取决于周边岩石压强破裂临界值，临界值越大，软流圈能够持续循环吸收热能时间越长。对于深源地震，软流圈内部压强非常大，但外部岩石压强也很大；对于浅源地震，软流圈内部压强偏低，但是外部岩石压强也偏低。软流圈在地幔深处释放能量，并不会比在地幔浅处释放的能量大。深源地震就像手雷在密闭钢瓶内爆炸，浅源地震就像爆竹在密闭玻璃瓶内爆炸，并不会因为软流圈内部压强越大，造成的危害越大。
8、最后一种情况，软流圈包覆在岩石层之间，相互隔绝的软流圈内部压强并不相同，当高压区域软流圈压迫低压区域软流圈，中间岩石突然破裂，两个软流圈相通融合为一个整体，也会释放一次小型地震。软流圈体积越大，内部传热速率越大，热积聚现象越明显，最终释放的能量也越大。
地震产生的原因已经解释清楚：地幔软流圈属于封闭空间，吸热能力大于向边缘区域固态岩石散热能力，触发热积聚效应，热能持续循环往复积累，内压持续增大，冲破岩石层爆炸释放能量导致。那么下一个问题就是，软流圈是如何形成的？
1、毋庸置疑，软流圈形成的能量来源于地核热能。其次，软流圈本质上是固态岩石融化形成的液态区域，因此，熔点是软流圈形成的关键指标。
2、固体转化为液体的熔点受三个指标影响，包括：压强，温度，物质成分。以地幔硅酸盐为例：硅酸钠熔点约为1089℃，硅酸铁熔点约为1450℃，硅酸钙熔点约为1540℃，硅酸铝熔点约为1750℃左右，硅酸镁熔点约为1890℃。每个物质成分不同，熔点也不同。地幔内部温度在4000℃-1000℃之间，内部压强在50万-150万大气压之间，不同温度、不同压强会导致物质熔点不同。
3、地幔相同区域，温度不变，压强不变，物质成分是形成软流圈的关键因素。地幔不同区域，物质成分相同，温度、压强是形成软流圈的关键因素。因此，地幔任何区域，只要满足压强、温度、物质成分要求，都可以形成软流圈，而软流圈就是地震释放能量的孕育者。
4、地幔内部压强、温度受地核释放热能影响，处于动态变化中，一些区域软流圈吸收热能已成熟，边缘岩石压强临界值偏低，软流圈达到释放能量条件，开始冲破岩石释放能量。另一些区域刚刚生成微小软流圈，利用固体、液体传热速率差异，不断积聚能量，持续扩大中，属于地震潜在释放者。
5、正是由于固体、液体传热速率差异影响，地幔无数个微小的软流圈不断生成，无数个成熟的软流圈破灭释放能量，在这种不断生灭过程中，产生了地球每年多达500万次地震。地幔中是固态岩石转化为液态岩石现象，自然界中存在液态水转化为气态蒸汽释放能量现象，海底热泉：液态水吸收过量海底热能，汽化成蒸汽的现象。因为液态水具有浮力，这是固态物质所不具备的物理特性，蒸汽泡泡无法在海底持续积聚热能，因此会上浮到海面破裂释放能量。
为什么地震密集发生在板块交界处？从上面内容我们得出地幔无数个软流圈在固体、液体传热速率差异影响下，软流圈持续产生，持续破灭导致地震发生。而软流圈的形成受到地幔压强、温度、物质成分影响。板块交界处相对其他板块属于低压区域，因为压强低，岩石熔点降低，就容易熔融形成软流圈。因此，板块交界处为软流圈的大量形成提供了良好的温床。
五、如何避免地震对人类造成的伤害
地球每年500万次地震的原因，来源于地幔不同区域软流圈在固体、液体传热速率差异影响下，持续生灭产生。因此，要想消除所有地震，不具有操作性。因为地震发生在距离地面以下720公里范围内，没有任何方法能够深入到地下那么深的区域。但是，对人类造成重大灾害的地震主要是由浅源地震造成，疏导浅源地震有序释放能量可以实现。
通过前面内容知道，地震是由于地幔软流圈内部压强大于周围固态岩石，导致周围固态岩石破裂振动释放能量导致。软流圈内部压强上升是液态熔融物质传热速率大于固态岩石，热量持续积聚，软流圈边缘区域固体岩石持续融化，体积增大，内部压强上升导致，这是不可逆现象。因此，无法消除这种不可逆现象，只能通过疏导、转移能量阻止或者降低地震震级，减少对人类社会的危害。
疏导、转移产生浅源地震的能量主要有两种方式：
1、让地幔软流圈内部能量以火山喷发岩浆的形式释放
21世纪以来，火山喷发仅仅对人类造成54人死亡，这与地震带来的80万死亡人数相比，几乎微不足道。火山喷发是地幔软流圈内部压强大于火山口岩石压强，冲破火山口，液态岩浆释放到地面上的自然现象，因此，火山喷发和地震是软流圈能量释放的不同方式。这也可以从火山在地球上的分布来证明，火山主要集中分布在板块交界地带，这也是地震频发的区域。
如果火山口内部耐受压强大于此区域地壳岩石层，那么存在于此区域地下软流圈就会选择压强低的冲破地壳岩石层，以地震的方式释放能量。如果火山口内部耐受压强小于此区域地壳岩石耐受压强，那么软流圈就会选择压强低的冲破火山口，以喷发岩浆的方式释放能量。
而火山在不断喷发过程中，火山锥会不断累积高度，同时岩浆冷却凝固，会持续增大火山内部耐受压强，当火山内部耐受压强大于此区域地壳岩石层，火山将不再喷发，成为死火山，地震开始在此区域频繁发生。
火山就像火力发电厂的“安全泄压阀”，当“安全泄压阀”发生故障无法起到保护作用时，锅炉或者蒸汽管道就会持续积累热能、压强上升就会爆炸。这种爆炸在地球上体现的就是地壳岩石层破裂，产生地震。
地球约有2000座死火山，如果人为干预疏通死火山，让死火山成为地幔软流圈正常泄压、释放能量的通道，那么板块交界地带就不会再频繁发生地震，或者减少地震等级。
疏通死火山有四种方式：第一种使用放射性污染较小的微型氢弹直接放置在死火山口进行核爆，降低火山内部压强，使地幔软流圈能以低于周边地壳岩石层的压强喷发岩浆释放能量。这种方式也可能提前引发地震，使软流圈积聚能量提前释放，降低地震等级。第二种使用钻掘机、盾构机开通火山旁路，最深处区域使用炸药爆破，让岩浆正常流出，释放软流圈内部压力。第三种是使用常规炸药，将火山口侧面炸出岩浆释放通道，让岩浆正常流出，释放软流圈内部压力。无论哪种方式，本质上是为地壳下方软流圈打开“排压孔”，制止地壳表层软流圈积聚压力，破裂岩石层释放能量。
2、让地幔软流圈内部能量以液态水吸热的形式释放
自然界存在天然形成的以液态水吸热制止火山、地震大规模爆发的区域，美国黄石公园超级火山就是典型区域。这座巨大的火山岩浆库距离地面最近仅为八公里，火山口有超过10000多个热泉，这些热泉分布在火山口各个区域，最著名的热泉包括：老忠实喷泉、大棱镜彩泉、城堡间歇喷泉、巢穴间歇喷泉、牵牛花热泉、小饼干热泉和蓝宝石热泉等，这10000多个热泉持续吸收地下岩浆库热能，持续向地壳表面释放热能，这阻止了黄石火山热能持续积聚，从而阻止了火山喷发，也阻止了规模更大的地震爆发。
黄石火山就像火力发电厂锅炉，持续释放热能，如果没有冷却水吸收热能，封闭空间锅炉就会持续积聚大量热能，压力持续上升而爆炸。热泉就像锅炉的冷却水，使地下热能有序引导到地面释放，阻止了地震和火山大规模爆发。
黄石火山的主要冷却水来源于黄石湖，这个湖位于黄石火山口的中心，而黄石湖的水源来源于黄石河，它是密苏里河上游的主要支流。如果没有这条河流经过黄石火山，仅凭地壳岩石层以热传导、热辐射方式向外界释放能量，最终只能通过火山喷发释放能量。因此，这条黄石河阻止了黄石火山喷发，也阻止了地震的产生。液态水导热的重要特性是热对流，通过热对流可以将黄石火山的热能引导至地面，这是黄石公园几十万年未喷发的原因。如果河流改道或者枯竭，那么黄石火山必然会喷发。
黄石火山的特殊性在于没有天然形成的火山锥，火山口的海拔低于黄石河的海拔，这为黄石河水流入火山口提供了巨量冷却水，全世界99%以上火山都有火山锥，因此，在自然状态下，河水能够流入火山口是极端特例。
人工模拟黄石火山疏导地下热能的方式，可以阻止此地区火山和地震的发生。使用页岩气开采技术“水力压裂方法”、钻掘机、盾构机、炸药爆破等方式，将火山锥底面压裂出巨大裂缝，这个巨大裂缝穿透整个火山锥，就像在大山底部开凿出隧道一样，然后将附近大河支流改道，穿过死火山地下隧道，让河水通过火山高温区域吸收热能，模拟黄石火山相同方式，用水带走软流圈积聚热量，防止地下软流圈积聚憋压爆发地震或者火山。
另外一种方式是通过“水力压裂方法”分别将地壳深处高温区域压裂出2处裂缝，使这两处裂缝相互联通，在地表建立地热发电站，通过在注入井注入高压液态水，通过生产井回收高温蒸汽进行地热发电和综合利用。利用之后的温水再通过注入井回灌到地壳深处循环吸热。这种方式即可以将软流圈热能通过液态水汽化吸热引导至地面，减少地震震级或者消除地震，同时可以充分利用地热资源为人类社会提供清洁电能。
