張瑞晰

汶川地震過(guò)去了。每一次災(zāi)難過(guò)后，痛定思痛，我們要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，要總結(jié)教訓(xùn)。汶川地震又告訴了我們一些什么呢，面對(duì)著一一幕幕悲慘的場(chǎng)景，很多人可能都在想，我們有天氣預(yù)報(bào)，為什么就不能有個(gè)地震預(yù)報(bào)呢？地震到底能不能預(yù)報(bào)？

我們生活的地球，是茫茫宇宙中一個(gè)小小的藍(lán)色星球。地球上有水、空氣和陽(yáng)光，為所有生命提供了適宜生長(zhǎng)的環(huán)境。但是有時(shí)地球也會(huì)發(fā)出痛苦的震顫，使我們?cè)緶嘏募覉@，變成地球子民災(zāi)難的煉獄（圖1）。

（1） 強(qiáng)烈地震造成的破壞性災(zāi)難

張少泉（中國(guó)地球物理研究所 研究員）:從以往的情況來(lái)看，絕大部分地震發(fā)生在地球的表層，特別是在地殼里邊，因此，處在地殼里邊和上地面頂部的地震我們都叫作“淺源地震”。大陸地震都屬于這個(gè)類型。因此我們要想了解地震，必須了解地球。地震就是地球內(nèi)部所發(fā)生的變動(dòng)，它主要體現(xiàn)在地球的表層，特別是地殼。地殼的破裂是一個(gè)脆性的破裂，地震的過(guò)程是一個(gè)斷層的滑移過(guò)程，是能量的釋放過(guò)程，是由一個(gè)點(diǎn)發(fā)展到一個(gè)面、一個(gè)局部的錯(cuò)動(dòng)過(guò)程。

地殼是由一些構(gòu)造板塊組成的，這些板塊飄浮在地下很深的熾熱液體上（圖2），因?yàn)槭艿礁鞣N因素的影響而慢慢漂移，速度極其緩慢。在移動(dòng)中，這些板塊發(fā)生碰撞，形成了地球上的高山丘陵。地球上95%的地震現(xiàn)象都發(fā)生在各大板塊的交界處。由于板塊的運(yùn)動(dòng)方向不同，彼此之間摩擦，產(chǎn)生了巨大能量，經(jīng)過(guò)時(shí)間的積累，這種能量超出了板塊地層的承受能力，就會(huì)發(fā)生瞬間的爆發(fā)，這個(gè)爆發(fā)的點(diǎn)就是地震的中心。

（2） 地殼構(gòu)造板塊示意圖:地殼是由一些構(gòu)造板塊組成的。這些板塊漂浮在地下很深的熾熱液體上緩慢地漂移

張少泉:具體到一次地震的發(fā)生，它必然是在某個(gè)地方積蓄了能量。比如說(shuō)我的兩只手，代表一個(gè)斷層的左右盤，它在錯(cuò)動(dòng)，可以使斷層是垂直的，也可以是水平的，也可以是傾斜的。它們逐漸活動(dòng)，逐漸活動(dòng)，直到一動(dòng)不動(dòng)了。為什么呢？當(dāng)推動(dòng)力量小于它的摩擦力，不能動(dòng)了，就開(kāi)始積蓄能量。

萬(wàn)事萬(wàn)物都在運(yùn)動(dòng)變化發(fā)展，并且互相發(fā)生作用，地球內(nèi)部也是一樣。經(jīng)過(guò)上千年的觀察積累，我們發(fā)現(xiàn)，一些破壞性大的地震發(fā)生前，未來(lái)震中或者其外圍地區(qū)，可能會(huì)出現(xiàn)各類平時(shí)未曾出現(xiàn)過(guò)的，與地震活動(dòng)有關(guān)的自然現(xiàn)象，科學(xué)家們稱之為地震前兆，這種前兆為我們預(yù)知地震提供了依據(jù)。

張少泉:一類是用精密儀器進(jìn)行觀測(cè)的，是專業(yè)工作者用重力儀，電磁儀等等還有水氡等監(jiān)測(cè)儀器觀測(cè)，這叫微觀前兆。

地震前兆非常復(fù)雜，并且具有多樣性，微觀前兆被科學(xué)家記錄，而宏觀前兆比較容易被普通人感知，比如動(dòng)物行為出現(xiàn)異常，地下水發(fā)生流量增減，水溫變化或水質(zhì)發(fā)生變色變味等異?，F(xiàn)象，這些都屬于宏觀前兆。那么，這些現(xiàn)象，是否就一定預(yù)示著地震的發(fā)生呢？

蔣海昆（中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心預(yù)報(bào)部 副主任）:宏觀前兆就是你觀察到的一些不正常的現(xiàn)象，可能它會(huì)反映出一種地殼的變動(dòng)，但是這種變動(dòng)是不是足以導(dǎo)致地殼的突然破裂，不一定。

主持人:比如 5月９日這天，人們從報(bào)上看到在綿竹縣出現(xiàn)了上萬(wàn)只蟾蜍徐徐過(guò)馬路的報(bào)道。當(dāng)時(shí)的解釋是因?yàn)闅夂虺睗?，蟾蜍繁殖比較快。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生以后很多人都發(fā)表了自己的看法，認(rèn)為這是地震的一個(gè)先兆。也許動(dòng)物比我們更敏感一些，但是絕不能說(shuō)有動(dòng)物聚集的場(chǎng)面出現(xiàn)，就一定會(huì)發(fā)生地震，導(dǎo)致動(dòng)物聚集的原因?qū)嵲谑翘唷?/p>

盡管很多人對(duì)此類現(xiàn)象感到疑惑，并把這些現(xiàn)象與大的災(zāi)難聯(lián)系在一起。但科學(xué)家認(rèn)為，井水變化，動(dòng)物異常這些孤立的現(xiàn)象，與地震并沒(méi)有一一對(duì)應(yīng)的必然因果關(guān)系。

因?yàn)檫@種現(xiàn)象出現(xiàn)之后往往不是必然發(fā)生地震，因此，動(dòng)物異常等現(xiàn)象不能單獨(dú)作為預(yù)測(cè)地震的依據(jù)。但是專家們?nèi)匀幌Ｍ軐?duì)這些現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

除了我們能感知的宏觀前兆，地球內(nèi)部還有很多微觀的地質(zhì)活動(dòng)，比如地球磁場(chǎng)，地電等等，人類無(wú)法直接感知，需要借助科學(xué)的儀器進(jìn)行觀測(cè)收集。但是這些信息卻經(jīng)常受到來(lái)自人類自身的干擾，而使我們不能準(zhǔn)確判斷。

蔣海昆:人類活動(dòng)加重了識(shí)別難度，在我們觀測(cè)中，主要因素來(lái)自城市的擴(kuò)張，人類活動(dòng)的影響，還有自然天氣的影響。

那么，我們有沒(méi)有科學(xué)的方法對(duì)地震進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)呢？據(jù)后漢書記載，公元132年，在京師，就是今天的河南洛陽(yáng)，盛傳著一個(gè)驚人的消息:太史令張衡發(fā)明了一種儀器，可以觀測(cè)到發(fā)生地震的時(shí)間和方位。但也有人不相信，認(rèn)為地震發(fā)生在幾百里以外，人怎么能測(cè)出來(lái)呢？

張少泉:張衡給我們開(kāi)了很好的頭。是他把我們看到的地動(dòng)山搖、稍縱即逝的現(xiàn)象用一個(gè)儀器記錄了下來(lái)。

張衡發(fā)明了地動(dòng)儀（圖3），不久之后，就準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)到了一次地震的發(fā)生。

（3） 張衡地動(dòng)儀模型

公元138年3月1日，張衡地動(dòng)儀西方的龍嘴突然張開(kāi)了，銅球落到蛤蟆嘴里，測(cè)知洛陽(yáng)以西發(fā)生地震。但洛陽(yáng)人并沒(méi)有感到震動(dòng)，幾天后，信使飛馬來(lái)報(bào)，距離洛陽(yáng)以西一千多里的隴西，就是現(xiàn)在甘肅東南部發(fā)生了大地震，使朝廷內(nèi)外“皆服其妙”。

張少泉:這件事情說(shuō)明，在張衡的頭腦里已經(jīng)有這么一個(gè)雛形，一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，所有的地震接收到之后，就可以推斷出一個(gè)發(fā)生震動(dòng)的源。

張衡地動(dòng)儀的功績(jī)，不僅僅是一項(xiàng)技術(shù)，一個(gè)儀器，它體現(xiàn)了一個(gè)科學(xué)理念。通過(guò)地動(dòng)儀的發(fā)明，他傳達(dá)給我們一個(gè)概念，那就是地震波的概念。

張少泉:什么是波？波就是震動(dòng)的傳播。在震源，斷層一錯(cuò)動(dòng)，就會(huì)引起地面的升降和擺動(dòng)，并以每秒幾公里的速度傳播。四川發(fā)生地震，北京也能感到晃動(dòng)，越在高層的人感到的晃動(dòng)越厲害。為什么呢？不是北京在地震，是北京地面有運(yùn)動(dòng)，這個(gè)運(yùn)動(dòng)來(lái)自于1200公里外的四川。這個(gè)概念就是延續(xù)我們老祖宗張衡的思路。地震波就是震動(dòng)的傳播。

現(xiàn)在我們使用的地震監(jiān)測(cè)儀，比張衡的地動(dòng)議先進(jìn)了許多。目前對(duì)地震活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的儀器有兩類，一類是記錄地震的，叫作地震儀；一類是記錄地震前兆信息的，叫作前兆儀。前兆儀觀測(cè)記錄的信息就是科學(xué)家對(duì)地震進(jìn)行預(yù)報(bào)的依據(jù)（圖4），這些信息涉及地磁學(xué)，地下流體學(xué)，地殼形變學(xué)等等（圖5）。

（4）記錄地質(zhì)信息的專門儀器

（5）各種地質(zhì)信息，為地震預(yù)報(bào)提供科學(xué)依據(jù)

主持人:地震學(xué)界認(rèn)為，進(jìn)行地震預(yù)測(cè)應(yīng)該是三個(gè)途徑，首先就是地震統(tǒng)計(jì)法，根據(jù)以往發(fā)生過(guò)的地震，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)研究，得出結(jié)論；再一個(gè)就是地震地質(zhì)法，就是研究該地區(qū)地質(zhì)應(yīng)力變化數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析的方法；第三個(gè)方法是地震前兆法，就是大震前的前震，以及地磁異常等。只有這三種方法結(jié)合在一起，我們才能拿出一個(gè)相對(duì)較為完善的地震預(yù)測(cè)來(lái)。

中國(guó)國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)中心是隸屬于中國(guó)地震局的一個(gè)研究機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)地震的預(yù)報(bào)和監(jiān)測(cè)工作。而地震的預(yù)報(bào)，是目前人類尚無(wú)法完全掌控的一個(gè)領(lǐng)域，既然如此，我們?yōu)槭裁催€要開(kāi)展地震的預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)工作呢？

?蔣海昆:從防震減災(zāi)法來(lái)說(shuō)，地震預(yù)報(bào)是中國(guó)地震局的職責(zé)，是以法律的形式賦予的責(zé)任，這是社會(huì)的需求，是必須要做的事。一方面積累資料，一方面探尋方法。

專業(yè)人員把地震預(yù)報(bào)分為長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，中期預(yù)報(bào)和短臨預(yù)報(bào)。時(shí)間越短，預(yù)報(bào)的精度就越高。為了了解更多的地震知識(shí)，我們來(lái)到中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，希望了解地震信息監(jiān)測(cè)和處理的流程。

對(duì)地震的監(jiān)測(cè)，可以幫助我們知道地震的地點(diǎn)和震級(jí)；對(duì)前兆的觀測(cè)，則可以幫助我們對(duì)即將發(fā)生的地震作出判斷。但前兆儀器僅僅記錄地殼的形變還不夠，科學(xué)家們還要監(jiān)測(cè)地殼更多的有用信息，才能為地震的預(yù)報(bào)提供依據(jù)。

張少泉:那就是地下流體的變化，地下的水位升降，地下氡的放射，還有地下一些其他的變化；另外，在大地震之前，地球的物理場(chǎng)，比如說(shuō)電場(chǎng)，磁場(chǎng)，溫度場(chǎng)等的變化，都由專門儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

雖然世界各國(guó)所采用科技監(jiān)測(cè)手段已經(jīng)比較先進(jìn)，但是全球關(guān)于地震的預(yù)報(bào)仍然處在地震發(fā)生后，才能確認(rèn)地震地點(diǎn)以及地震級(jí)數(shù)的層次。在大自然面前，人類的認(rèn)識(shí)水平還很幼稚。

地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的難點(diǎn)主要在于對(duì)于地震前兆的識(shí)別和判定。目前，我們對(duì)于地震前兆觀測(cè)主要是在地表淺層。這個(gè)區(qū)域當(dāng)中，各種信息混雜在一起，以我們現(xiàn)在的研究水平很難從中篩選出最有價(jià)值最可靠的信息來(lái)。

張少泉:天氣預(yù)報(bào)火箭能上去，氣球能上去，能夠進(jìn)行多方面的監(jiān)測(cè)?？墒堑厍?，火箭下不去，數(shù)據(jù)就有限了，這是一；第二，大氣的動(dòng)力學(xué)研究，在數(shù)學(xué)上，在理論上，應(yīng)該說(shuō)相當(dāng)完善了，而地下孕育的很緩慢的變化，在理論上還沒(méi)建立起來(lái)。它不是觀測(cè)手段問(wèn)題，而是一個(gè)科學(xué)問(wèn)題。

上天容易入地難，人們對(duì)宇宙空間的認(rèn)識(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比對(duì)地球表層以下的認(rèn)識(shí)豐富?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了科學(xué)家對(duì)地球物理的研究，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有我們想象那么深入，目前人類對(duì)地表最深的探測(cè)也只有10公里左右?？纱蠖鄶?shù)的震源都是集中在5公里～30公里甚至更深處，歷史上記錄到的最深的地震是發(fā)生在地表以下600多公里的地方，像這種環(huán)境我們根本無(wú)法在現(xiàn)有條件下對(duì)它進(jìn)行直觀的觀測(cè)。

經(jīng)過(guò)地震災(zāi)難的教訓(xùn)，我們規(guī)劃城市建筑物，就參考了地質(zhì)和地震部門對(duì)房屋選址的建議。除此之外，在選好的地址，建什么樣的房子，怎樣建房子，同樣是不能忽視的安全問(wèn)題。

對(duì)地震的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，為我們積累了大量寶貴的資料，這些資料也包括對(duì)于我們城市中地質(zhì)斷層的了解。根據(jù)資料我們可以設(shè)定房屋抗震指數(shù)，指導(dǎo)城市建設(shè)，減輕災(zāi)害威脅。通過(guò)對(duì)地震的監(jiān)測(cè)，我們現(xiàn)在已經(jīng)可以做到對(duì)國(guó)內(nèi)外發(fā)生的地震，在較短時(shí)間內(nèi)，準(zhǔn)確地給出地震的震級(jí)、位置、時(shí)間和深度，為減輕地震災(zāi)害的損失爭(zhēng)取時(shí)間，盡量趨利避害。

張少泉:比如說(shuō)在唐山地震的震害調(diào)查當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)凡有圈粱的房屋震害就輕；在房屋的幾片墻交匯的地方有一個(gè)混凝土的柱，叫構(gòu)造柱，有構(gòu)造柱的房屋，它的震害也比較輕。后根據(jù)這個(gè)經(jīng)驗(yàn)推薦，在不同的地區(qū)，就要求要加上圈粱加上構(gòu)造柱，這樣的內(nèi)容就被寫進(jìn)了抗震設(shè)計(jì)規(guī)范里面。

全球整體科技水平的發(fā)展也在不斷推動(dòng)地震預(yù)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步。

我國(guó)的地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作從上世紀(jì)60年代開(kāi)展以來(lái)，也得到了極大的發(fā)展，這次汶川地震，由于地震地點(diǎn)和震級(jí)被迅速確定，預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)的信息為決策提供了依據(jù)，也為我們贏得了大量寶貴的救援時(shí)間。這也是地震監(jiān)測(cè)對(duì)于減災(zāi)工作極大的支持。

張少泉:一般咱們所感覺(jué)到的都是大震。而一次大震，都伴隨著一系列的中等地震和小震。有一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)字，全世界，一年發(fā)生8級(jí)以上地震一兩次；7級(jí)以上地震一二十次；6級(jí)以上地震一二百次；5級(jí)以上地震一兩千次。就是說(shuō)隨著震級(jí)的增加，次數(shù)是在減少；隨著震級(jí)的減少地震是在增加。它本身是一個(gè)逆指數(shù)的分布。這樣一個(gè)變化，給我們提供了一種可能，就是利用小地震，利用中等的地震預(yù)報(bào)大地震。而且我們確實(shí)取得了成果。

人類與地震斗爭(zhēng)已經(jīng)數(shù)千年了，利用這些經(jīng)驗(yàn)再加上現(xiàn)代科學(xué)的指導(dǎo)我們可以在一定范圍之內(nèi)對(duì)某一類的地震進(jìn)行一些預(yù)測(cè)。

隨著我們地震監(jiān)測(cè)水平的提高，人類科技水平的不斷推進(jìn)，希望有一天，地震的精確預(yù)報(bào)不再是一個(gè)夢(mèng)想。