巖漿流渦旋以舌巖體為傳動(dòng)軸，對(duì)地殼巖石層產(chǎn)生扭旋作用。扭旋的巖石層除了發(fā)射出N波以外，還會(huì)出現(xiàn)破裂與錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象，形成地震斷裂帶，又稱地震斷層。根據(jù)舌巖體的扭旋作用機(jī)制推演，地震斷層的形成需要經(jīng)歷以下兩個(gè)階段：

       第一階段，震源體脫落之前，在巖漿流渦旋的作用下,舌巖體像鐘表里面上了弦的發(fā)條一樣，處在扭旋狀態(tài)。舌巖體又會(huì)把扭旋的角動(dòng)量傳遞給巖石層，使巖石層發(fā)生扭曲和變形，形成螺旋形紋理結(jié)構(gòu)。雖然巖石層的扭旋強(qiáng)度在不斷增大，但是，螺旋形地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有化解超負(fù)荷地應(yīng)力的能力，以增大旋轉(zhuǎn)半徑的方式，把不斷增大的地應(yīng)力轉(zhuǎn)移出去；因而，在相當(dāng)一段時(shí)間，巖石層基本保持完整，不會(huì)發(fā)生斷裂與錯(cuò)動(dòng)，稱這一階段為斷層的孕育期。

      為了直觀地演示舌巖體產(chǎn)生的扭旋效應(yīng)，調(diào)整舌巖體的傾斜角θ為0°，即保持垂直狀態(tài)，設(shè)立一個(gè)虛擬的地殼結(jié)構(gòu)模型。在巖石層表面垂直豎立一個(gè)剛性面板，與巖石層焊接在一起，令剛性面板帶動(dòng)巖石層圍繞Y軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)。雖然剛性面板與舌巖體分別處在巖石層的上下兩側(cè)，但是，對(duì)于地殼巖石層來(lái)說(shuō)，二者所產(chǎn)生的扭旋作用效應(yīng)是完全一樣的。

      如圖，剛性面板與巖石層相交于連線EF，EF線與斷裂帶MN平行，兩點(diǎn)距離相當(dāng)于舌巖體的橫向長(zhǎng)度，G點(diǎn)位于EF中心。當(dāng)剛性面板圍繞Y軸扭旋時(shí)，將帶動(dòng)巖石層沿著水平面發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，形成一個(gè)以EF為直徑的橢圓。它是巖石層扭旋作用軌跡，震后將演繹為震中區(qū)的等烈度線。隨著舌巖體扭旋作用的推進(jìn)，地應(yīng)力逐漸增大，巖石層內(nèi)部將產(chǎn)生一系列物理效應(yīng)，如地?zé)帷⒌芈?、地光、地磁變化、地電變化、重力異常等現(xiàn)象，是地震即將來(lái)臨的征兆。

      2008年5月12日四川汶川發(fā)生8.0級(jí)特大地震，中國(guó)的地震專家們?cè)?000多公里以外，利用壓磁頻率測(cè)量系統(tǒng)完整地記錄了大地震前表層劇烈形變的力量加強(qiáng)過(guò)程。在發(fā)震前94天，地應(yīng)力出現(xiàn)大幅度快速變化的短期地震前兆，三個(gè)受力元件分別受壓633.5 Pa、1512 Pa、4561.4 Pa。臨震前幾小時(shí)指向震中方向的元件出現(xiàn)4次脈沖式突跳的臨震異常，然后大地震發(fā)生了。[18]

      上述觀測(cè)事實(shí)說(shuō)明，在5.12汶川大地震發(fā)生前的三個(gè)月，在千里以外就能檢測(cè)到地應(yīng)力的異常變化。地應(yīng)力變化是從震中發(fā)出的，而不是向震中方向匯聚，說(shuō)明震中是發(fā)射應(yīng)力脈沖波的波源，這一點(diǎn)與巖石層以螺旋形結(jié)構(gòu)向外轉(zhuǎn)移應(yīng)力的推測(cè)相吻合。

      唐山地震前，“唐山十中的一些教師回憶：我們學(xué)校震前有口水井，井深52米，該井井管直徑為60厘米的水泥管，厚21厘米。一位負(fù)責(zé)該井觀測(cè)的老師反映，在1976年5月初，在觀測(cè)時(shí)聽(tīng)到井中“沙，沙”作響，用手電筒照時(shí)，發(fā)現(xiàn)井筒歪斜，水泥管錯(cuò)位?！鹎?天，即7月24日上午，這位老師在測(cè)水位時(shí)，發(fā)現(xiàn)井筒變形十分劇烈，致使水泥管破裂，局部剝落，大量泥沙涌入，無(wú)法測(cè)準(zhǔn)水位?！?/p>

       另?yè)?jù)開(kāi)灤唐山礦地質(zhì)科人員回憶：震前我礦有幾口地下水位觀測(cè)井，其中離發(fā)震斷裂較近、觀測(cè)深度較大的兩口井，也出現(xiàn)了變形現(xiàn)象?！?976年5月，也發(fā)現(xiàn)在深300至400米處套管變形測(cè)水困難。[19]

       需要指出，設(shè)定舌巖體傾斜角度為0°是一種理想化處理，而實(shí)際情況并不是如此?？梢酝茰y(cè)，在以一定傾角舌巖體的作用下，地殼巖石層平面將發(fā)生傾斜現(xiàn)象。在5.12汶川大地震震前50天內(nèi)，發(fā)生了3次山體大滑坡，很可能就是由于地面傾斜造成的。

      第二階段，震源體脫落時(shí)，下潛板塊積累的彈性勢(shì)能瞬間釋放出來(lái)，這時(shí)，扭旋的地殼巖石層將迅速向回?cái)[動(dòng)，整個(gè)大地左右晃動(dòng)，這就是我們感受到的地震。巖石層在反轉(zhuǎn)過(guò)程中，發(fā)生破裂與錯(cuò)動(dòng)，形成弧形地質(zhì)斷裂帶，這就是地震斷層的形成機(jī)制?？梢?jiàn)，斷層是伴隨地震而產(chǎn)生的，弧形斷裂帶的滑動(dòng)方向與震前螺旋形地質(zhì)結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)方向正好相反。

      資料顯示，一般7級(jí)以上地震都伴有明顯的地震斷層,個(gè)別6級(jí)以上或震源較淺的地震也出現(xiàn)有地震斷層。沿地震斷層帶分布的明顯的地質(zhì)地貌標(biāo)志有：地震斷層陡坎(斷層崖)、槽溝、鼓包、水塘、堰塞湖、山脊及水系(沖溝)錯(cuò)開(kāi)、滑坡、崖崩、古樹(shù)錯(cuò)開(kāi)及傾斜，以及構(gòu)筑物的錯(cuò)開(kāi)等。[20]

按照舌巖體扭旋作用機(jī)制推演，地殼巖石層在回旋擺動(dòng)過(guò)程中，將在水平和垂直兩個(gè)方向發(fā)生運(yùn)動(dòng)。水平運(yùn)動(dòng)是扭旋的巖石層產(chǎn)生的一種彈性回旋，形成弧形地質(zhì)斷裂帶。垂直運(yùn)動(dòng)是舌巖體傾斜作用的結(jié)果，使斷裂帶的兩側(cè)產(chǎn)生了一定落差。

      （1）1739年，寧夏平羅8級(jí)地震造成的明代石砌長(zhǎng)城右旋錯(cuò)開(kāi)，水平錯(cuò)距1.45米，垂直錯(cuò)距0.9米。

      （2）1920年，寧夏海原 8.5級(jí)大地震形成了長(zhǎng)度230公里地震斷層，水平位移量達(dá)5米，垂直位移量為1米,是我國(guó)最長(zhǎng)地震斷層。

     （3）1976年，唐山7.8級(jí)地震的地震斷層長(zhǎng)8公里，水平位移1.53米，垂直位移為0.7米。

     （4）1923年，日本關(guān)東地區(qū)發(fā)生8.2級(jí)地震。這次地震產(chǎn)生出露斷層，水平位移達(dá)4～5米，在海灣中心有的地方下沉90～180米，有的地方隆起229米。

      一般說(shuō)來(lái)，在地球自轉(zhuǎn)偏向力的作用下，北半球的流體物質(zhì)形成的渦旋，如海水漩渦、熱帶氣旋等都呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，南半球的流體物質(zhì)形成的渦旋，都呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。這一運(yùn)動(dòng)規(guī)律同樣適用于軟流圈中的巖漿流，即北半球的巖漿流渦旋呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，南半球的巖漿流渦旋呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。震源體脫落時(shí)，巖石層的回旋方向與巖漿流的渦旋方向正好相反。由此推測(cè)，地震發(fā)生時(shí)，北半球地面上的物體包括斷層的滑動(dòng)方向，都將按照順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，又稱右旋。南半球地面上的物體包括斷層的滑動(dòng)方向，都將按照逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，又稱左旋。到目前為止，來(lái)自北半球的地震觀測(cè)資料已經(jīng)證明了上述推斷，相信南半球的地震斷層也應(yīng)該遵循此規(guī)律。

      1951年西藏當(dāng)雄8級(jí)地震中，“一組扭性地裂與形變帶總體走向基本一致，裂面隱蔽且平直，具右旋性質(zhì)。”

        1976年7月28日中國(guó)唐山大地震時(shí)，強(qiáng)烈地形變區(qū)集中在地震斷層的兩側(cè)。在這個(gè)形變條帶內(nèi)，最大垂直錯(cuò)距達(dá)1米左右；地震斷層水平形變呈順時(shí)針扭動(dòng)，兩側(cè)的點(diǎn)位相對(duì)位移量約為2.5米，裂縫出現(xiàn)不同的扭動(dòng)水平錯(cuò)距與上下沉降落差。

       在唐山地震中，建筑物也會(huì)被扭動(dòng)旋轉(zhuǎn)，豐潤(rùn)縣城關(guān)屋頂小煙囪、北京外貿(mào)學(xué)院磚煙囪等都有顯著的順時(shí)針扭轉(zhuǎn)。鐵路、公路、行道樹(shù)被旋扭彎曲、錯(cuò)開(kāi)，人被拋擲過(guò)河；被拋出的物體會(huì)“拐彎”；抱住樹(shù)的人繞樹(shù)轉(zhuǎn)了好幾圈；行進(jìn)中的汽車(chē)旋轉(zhuǎn)一百八十度；“覺(jué)地旋運(yùn)，因而頭暈”。

      衡量地震的大小有兩把尺子：震級(jí)和烈度。震級(jí)是指地震釋放能量的大小，與震源體的質(zhì)量成正比，用“級(jí)”來(lái)表示。烈度是指地震在不同地點(diǎn)造成破壞的程度，與巖石層回旋釋放出來(lái)的彈性勢(shì)能成正比，用“度”來(lái)表示。決定地震烈度大小的有兩種因素，一是震源深度，二是到震中的距離。一次地震只有一個(gè)震級(jí)，但可有多個(gè)烈度，震源越深，烈度越小，距離震中越近，烈度越高。

      在以往的地震理論研究中，人們發(fā)現(xiàn)世界上90%的地震與斷層活動(dòng)有關(guān)，1902年，美國(guó)學(xué)者A.Mekey提出了地震的斷層說(shuō)。這一假說(shuō)認(rèn)為，當(dāng)一部分地殼巖石在構(gòu)造應(yīng)力的作用下，達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生斷裂。在巖石破裂的剎那，附近巖石將不可避免的產(chǎn)生振動(dòng)形成地震。斷層說(shuō)最有力證據(jù)是1906年的舊金山大地震，地震發(fā)生時(shí)，沿著圣安德烈斯斷層發(fā)生了在430km范圍內(nèi)的近期錯(cuò)動(dòng)，水平位移3～6m，最大錯(cuò)動(dòng)6.4m。

      為解決巖石破裂時(shí)能量的釋放問(wèn)題，1910年H.F.Reid提出了斷層成因說(shuō)的彈性回跳理論。他認(rèn)為，巖石受力時(shí)首先產(chǎn)生彈性變形，聚集了彈性應(yīng)變能。彈性形變一旦達(dá)到了巖石強(qiáng)度極限時(shí)，巖石就會(huì)發(fā)生破裂形成斷層。斷層兩側(cè)的巖石要恢復(fù)到未變形的位置，而產(chǎn)生彈性回跳，從而以彈性波的形式釋放出能量，這種彈性波傳播到地面時(shí)就形成了地震，其原理與彎折一個(gè)鋼片或拉斷一根彈簧一樣。[21]

       然而，分析發(fā)現(xiàn)，彈性會(huì)跳理論有一個(gè)致命弱點(diǎn)，有學(xué)者研究指出，如果地震能量是通過(guò)固體狀態(tài)的巖石彈性變形方式積累的，那么，有實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，一個(gè)強(qiáng)烈地震向外釋放出的能量，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了體積不是很大的震源材料通過(guò)彈性變形所能積累的能量極限，其地應(yīng)力作用更絕對(duì)超出了任何一種固體材料的彈性限度，為什么震源不通過(guò)一系列較小的地震活動(dòng)，把積累起來(lái)的能量分批釋放出來(lái)呢？還有一點(diǎn)也無(wú)法解釋，固體狀態(tài)的巖石發(fā)生破裂造成的震動(dòng)，應(yīng)該跟一次大爆炸產(chǎn)生的震動(dòng)類似，不可能像地震那樣長(zhǎng)時(shí)間地高頻低幅震動(dòng)，以至于時(shí)間超過(guò)十秒以上。[22]

      舌巖體扭旋作用機(jī)制，合理地克服了上述理論疑難。首先，在地震發(fā)生之前，扭旋的巖石層處在“拉伸”狀態(tài)，而不是斷層說(shuō)中提出的“擠壓”狀態(tài)，兩種作用方式完全不同。螺旋形地質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠把不斷增大的地應(yīng)力轉(zhuǎn)移出去，因而，不存在地應(yīng)力超過(guò)巖石強(qiáng)度極限的問(wèn)題。其次，地震是扭旋的巖石層產(chǎn)生的一種彈性擺動(dòng)，不是構(gòu)造應(yīng)力作用下的巖石粉碎性破裂。一次地震所經(jīng)歷的時(shí)間與巖石層的擺動(dòng)周期成正比，不會(huì)像固態(tài)巖石破裂那樣瞬間結(jié)束；因而，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，一般都在十幾秒鐘以上。

      綜上所述，地震是舌巖體扭旋作用的結(jié)果，斷層只是地震過(guò)程中產(chǎn)生的一種伴生現(xiàn)象，地震的形成與斷層無(wú)關(guān)。由此也印證了美國(guó)地震學(xué)家李克特在《地震學(xué)初步》中所說(shuō)的那句話，真正伴有明確的成因斷層的大地震，觀測(cè)到的并不很多，典型的有日本濃尾地震（1891年）和美國(guó)的舊金山地震（1906年）；但是更多的大地震是找不到成因斷層的，看到的斷層多半是次生的，即是說(shuō)，它們是地震之“果”，不是地震之“因”。[23]