汶川地震發(fā)生后,地震部門一些負(fù)責(zé)人和專家在媒體上坦陳:“由于大地震的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)是十分復(fù)雜的,國外發(fā)達(dá)國家也做不到……可能要幾代、十幾代人才能科學(xué)地預(yù)測(cè)”。
玉樹地震發(fā)生前1個(gè)月左右,地震專家向媒體介紹說,2010年以來,全球地震頻次的確略高于平均數(shù),但暫時(shí)還很難斷言全球由此進(jìn)入強(qiáng)震頻發(fā)期。全球強(qiáng)震大多發(fā)生在環(huán)太平洋地區(qū),我國大陸暫時(shí)不會(huì)發(fā)生破壞性地震。
看到這里,我們不禁會(huì)有這樣的疑問:地震到底是可不可能預(yù)測(cè)的?如果不能預(yù)測(cè),那此次(還包括此前的多次)“不會(huì)發(fā)生地震”的結(jié)論是怎么得出來的?有什么科學(xué)依據(jù)?如果可能預(yù)測(cè),又有什么科學(xué)手段來實(shí)現(xiàn)呢?難道發(fā)達(dá)國家做不到地震預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào),我們就應(yīng)該放棄地震預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)的嘗試與努力嗎?關(guān)于地震的問題還有很多,本刊記者就其中一些問題采訪了中國地震局地質(zhì)研究所的徐道一先生。
《百科知識(shí)》:“地震不可預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)”似乎是現(xiàn)在科學(xué)界的主流觀點(diǎn),但就我們所知,1975年海域地震是做出了成功預(yù)報(bào)的,唐山地震也是有預(yù)測(cè)的,否則就不會(huì)有“青龍奇跡”了。幾十年過去了,現(xiàn)在的科學(xué)儀器更先進(jìn)了,科研經(jīng)費(fèi)更多了,為什么反而會(huì)有“不能預(yù)測(cè)”的論調(diào)呢?
徐:以我從事地震預(yù)測(cè)40多年的經(jīng)歷,我不同意“地震不能預(yù)測(cè)”的論調(diào)。
有關(guān)“地震不能預(yù)測(cè)”的看法由來已久。早在20世紀(jì)50年代,美國一些科學(xué)家公開宣稱:“地震不能預(yù)測(cè)”,極少數(shù)學(xué)者甚至說:“說地震能預(yù)測(cè)的人不是瘋子,就是騙子”。1975年海城大地震的成功預(yù)報(bào),是人類歷史上第一次取得顯著實(shí)效的地震預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào),但也被說成是“結(jié)合了經(jīng)驗(yàn)主義分析,直覺判斷和好運(yùn)氣”。難道一代代人總結(jié)積累出的經(jīng)驗(yàn)是一無是處的?難道好運(yùn)氣是從天上掉下來的?我國著名石油地質(zhì)和地球物理學(xué)家同時(shí)也是天災(zāi)預(yù)測(cè)的奠基人翁文波院士就曾說過:不預(yù)測(cè)決不會(huì)出錯(cuò),但應(yīng)預(yù)測(cè)而不預(yù)測(cè)本身就是一種錯(cuò)誤。借口“地震不能預(yù)測(cè)”,而不去進(jìn)行預(yù)測(cè),則是更大的一種錯(cuò)誤。
對(duì)地震預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)的基本看法可歸納為兩大類:唯象的和唯理的。唯象的是從實(shí)際出發(fā),以翁文波的信息預(yù)測(cè)理論為代表;唯理的是從理論出發(fā),以地震預(yù)測(cè)要“以物理為基礎(chǔ)”(進(jìn)而要以“震源物理為主”)的看法為代表。面對(duì)地震預(yù)測(cè)研究停滯不前的事實(shí),國際上許多有識(shí)之士進(jìn)行了反思。他們認(rèn)為,若不是指導(dǎo)地震預(yù)報(bào)基本理論有重大錯(cuò)誤,則必是對(duì)地震前兆的主要認(rèn)識(shí)有嚴(yán)重偏差。因此,關(guān)鍵問題是要改變科學(xué)思路。
《百科知識(shí)》:除了海城地震,地震預(yù)測(cè)還有其他一些比較成功的實(shí)例嗎?
徐:李四光先生最早主張可以預(yù)報(bào)地震,他也親自預(yù)測(cè)了一些地震。比如在1966年4月10日周總理召開的研究地震發(fā)展趨勢(shì)的會(huì)上,他提出:“深縣、滄縣、河間這些地區(qū)發(fā)生地震的可能性是不能忽視的。”第二年3月27日發(fā)生了河北河間6.3級(jí)地震;又如,他1967年10月20日指出:“應(yīng)向?yàn)纯h、遷安地區(qū)做些觀測(cè)。如果這些地區(qū)也活動(dòng)的話,那就很難排除大地震的發(fā)生?!焙髞?,1976年7月28日唐山、灤縣地震的發(fā)生證實(shí)了李四光近10年前的預(yù)見。不僅如此,他還在當(dāng)時(shí)大陸地震活躍在華北地區(qū)的時(shí)候,就預(yù)見到云南通海附近地區(qū)的危險(xiǎn)性,于1969年在當(dāng)?shù)亟⒌貞?yīng)力觀測(cè)臺(tái)。結(jié)果1970年1月5日云南通海發(fā)生了7.7級(jí)大地震。
此外,1976年云南龍陵大地震、1976年8月四川松潘大地震等發(fā)生前,都做了較好的短臨預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào),當(dāng)?shù)卣扇×藨?yīng)急措施,避免或減少了人員的傷亡。1976年唐山大地震前也是有一些前兆和預(yù)測(cè)的,但由于種種原因,影響了對(duì)它的成功預(yù)報(bào)。不過局部的預(yù)報(bào)是有的,這創(chuàng)造了與唐山鄰近的青龍縣無一人死亡的“青龍奇跡”。
尤其值得一提的是,翁文波曾預(yù)測(cè)到1992年6月19日在美國加州某地發(fā)生6.8級(jí)地震,并經(jīng)有關(guān)部門同意后把預(yù)測(cè)意見轉(zhuǎn)給了美國同行。結(jié)果1992年6月28日美國加州南部發(fā)生7.4級(jí)地震,震中位置在翁文波預(yù)測(cè)地區(qū)的邊緣。這一預(yù)測(cè)地震三要素——時(shí)間、地點(diǎn)、強(qiáng)度,與實(shí)際情況基本吻合,而且是有通信記錄可查的。
1982~1992年間,翁文波利用他創(chuàng)建的“可公度性預(yù)測(cè)法”對(duì)國內(nèi)地震、國外地震、大雨暴雨、洪水(洪峰)、干旱的預(yù)測(cè)分別有60、70、90、23、9次,合計(jì)252次,實(shí)際發(fā)生的為211次,錯(cuò)報(bào)41次,平均時(shí)間誤差為25.7天,這一成績是相當(dāng)顯著的。
《百科知識(shí)》:您前面提到的地應(yīng)力觀測(cè),能具體介紹一下嗎?
徐:李四光教授是我國地應(yīng)力測(cè)量的創(chuàng)始人。他認(rèn)為,地殼內(nèi)的應(yīng)力活動(dòng)是以往和現(xiàn)今使地殼克服阻力,不斷運(yùn)動(dòng)發(fā)展的原因;地殼各部分所發(fā)生的一切變形,包括破裂,都是地應(yīng)力作用的反映;劇烈的地應(yīng)力活動(dòng)會(huì)引起地震。因此,地應(yīng)力測(cè)量是實(shí)現(xiàn)地震預(yù)測(cè)的重要途徑。
比如1976年唐山地震前,震中地區(qū)坐落在斷裂帶上的兩個(gè)鉆孔應(yīng)力臺(tái)就觀測(cè)到互相可比的、與地面形變數(shù)據(jù)配套的異常應(yīng)力變化,然而,由于當(dāng)時(shí)的觀測(cè)儀器限制-分辨率較低。
2004年,我國“數(shù)字地震觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)”工程啟動(dòng),在全國布設(shè)分量鉆孔應(yīng)變儀,到2007年底,已布設(shè)了40套。分量鉆孔應(yīng)變儀是李四光倡導(dǎo)的地應(yīng)力測(cè)量應(yīng)用于地震預(yù)測(cè)思想的繼承和發(fā)展。令人遺憾的是,所有鉆孔應(yīng)變觀測(cè)點(diǎn)都距離汶川地震的震中區(qū)相當(dāng)遠(yuǎn)。不過,一個(gè)位于四川康定縣境內(nèi)的觀測(cè)點(diǎn)還是觀測(cè)到汶川地震前連續(xù)一年多出現(xiàn)頻繁的周期為分鐘或小時(shí)的脈沖變化。汶川地震過后的一年半中,鉆孔應(yīng)變觀測(cè)數(shù)據(jù)又慢慢恢復(fù)正常。這是我國鉆孔應(yīng)變觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)第一次在一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上捕捉到了一次特大地震近場(chǎng)應(yīng)變經(jīng)歷“平穩(wěn)一紊亂一恢復(fù)平穩(wěn)”變化的完整過程。這一脈沖變化是否可以認(rèn)作可靠的汶川地震前兆信號(hào)目前還有爭論,但可以肯定的一點(diǎn)是,如果觀測(cè)點(diǎn)更多一些,而且布局合理,另外再借助輔助觀測(cè)來排除干擾影響,就能更加準(zhǔn)確地捕捉地震前兆,并以此作為預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。
《百科知識(shí)》:除了地應(yīng)力測(cè)量,其他的地震預(yù)測(cè)手段還有哪些?
徐:地震尤其是大地震的發(fā)生總會(huì)有許多前兆,如地應(yīng)力異常,地殼形變,小震活動(dòng)(異常的平靜或活躍),電場(chǎng)(地電)、磁場(chǎng)(地磁)、重力場(chǎng)的異常變化,斷層氣(氧氣、氦氣、汞氣、二氧化碳等)異常變化,地下水水位及化學(xué)組分異常變化,地傾斜和海平面變化,地溫的異常變化等等。與宏觀異常(比如動(dòng)物異常乃至地聲、地光的發(fā)生等)不同,這些變化不是人體所能感知的,只能憑借科學(xué)儀器來監(jiān)測(cè)?,F(xiàn)在的問題是,一方面對(duì)地震的前兆(異常)還認(rèn)識(shí)得不充分,比如,具有破壞性的地震都發(fā)生在十幾至幾十千米深度的地殼內(nèi),而全球最深的鉆井才不超過13千米,而且鉆了很多年。我國最深的科研鉆井——大陸科學(xué)鉆探工程l井是5千多米,監(jiān)測(cè)地殼內(nèi)部應(yīng)力變化難度可想而知;另一方面,如何根據(jù)所收到的異常來做出準(zhǔn)確的地震預(yù)報(bào)更是一個(gè)挑戰(zhàn),所以錯(cuò)報(bào)或漏報(bào)的情況是經(jīng)常發(fā)生的。
但我認(rèn)為,對(duì)于特別復(fù)雜的地震災(zāi)害,有可能預(yù)測(cè)多少,就應(yīng)盡力去預(yù)測(cè),不能以高預(yù)測(cè)命中率作為唯一標(biāo)準(zhǔn)。本應(yīng)做地震預(yù)測(cè)實(shí)際卻只做“不震”預(yù)測(cè),看似出于穩(wěn)妥,但恰恰違背了“以人為本”的觀念。我國的國情與美、日不同。所以,一旦大地震發(fā)生,通常會(huì)造成災(zāi)難性影響。以青海玉樹地震為例,4月14日大地震發(fā)生前的2個(gè)多小時(shí),當(dāng)?shù)鼐鸵寻l(fā)生4.7級(jí)有感地震,如果能抓住這一寶貴的機(jī)會(huì)發(fā)出及時(shí)的預(yù)報(bào),那結(jié)果就完全不同了。
《百科知識(shí)》:今年以來強(qiáng)震頻發(fā),為什么這一時(shí)期強(qiáng)震會(huì)“扎堆”出現(xiàn)呢?它們之間是不是有“關(guān)聯(lián)性”呢?
徐:對(duì)于其他地區(qū)的地震是否有關(guān)聯(lián)性我說不好,但我認(rèn)為印尼特大巨震與中國南部以及鄰近的特大巨震之間存在相當(dāng)強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。從19世紀(jì)末開始有現(xiàn)代地震儀記錄以來,在亞洲發(fā)生的3次特大巨震:①1897年印度阿薩姆8.7級(jí);②1950年中國西藏8.6級(jí);③2004年印尼蘇門答臘8.9級(jí)(Mw9.3級(jí))??梢园l(fā)現(xiàn)②與①相隔53年,③與②相隔54年,3個(gè)特大巨震顯示了很好的時(shí)間有序性,也是一種可公度性。而且發(fā)生地點(diǎn)經(jīng)度都局限于東經(jīng)90~97度的小范圍內(nèi)。
這里存在一個(gè)所謂的青藏滇緬印尼“歹”字形構(gòu)造體系。頭部主要組成部分分布在昆侖山、祁連山及其以南地區(qū),包括可可西里、巴顏喀拉、唐古拉、川藏間“橫斷山脈”地區(qū),云南西北部以及緬甸北部和印度接壤地帶。從云南西北境和緬甸北境往南,成為這個(gè)“歹”字形構(gòu)造體系的中部。再向南經(jīng)過安達(dá)曼、尼科巴群島到達(dá)蘇門答臘和爪哇,向東南延至巴厘島、龍目島和松巴哇島,形成這一“歹”字形構(gòu)造的尾部。這一巨形構(gòu)造體系,從中生代形成顯著的大型隆起和坳陷,在喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期間,這個(gè)“歹”字形構(gòu)造體系的活動(dòng)達(dá)到高峰。近代活動(dòng)也十分顯著,地震強(qiáng)度比較大,并有火山活動(dòng)和地?zé)釒С霈F(xiàn)。
①②兩次特大巨震都發(fā)生在歹字形構(gòu)造體系的頭部,而③(還包括此后該地區(qū)2005年8.5級(jí)、2007年8.2級(jí)等)則發(fā)生在歹字形構(gòu)造體系的尾部,而且集中分布在一個(gè)范圍較小的地區(qū)。顯然,該地區(qū)已成為當(dāng)前亞洲的特大巨震的主要活動(dòng)地區(qū)。
當(dāng)前對(duì)汶川地震形成原因的解釋是:由于印度板塊向亞洲板塊俯沖,造成青藏高原快速隆升,在高原東緣沿龍門山構(gòu)造帶向東擠壓,造成構(gòu)造應(yīng)力能量的長期積累,最終在龍門山-映秀地區(qū)突然釋放。但板塊俯沖的時(shí)間尺度可長達(dá)幾十萬年或更長,難以說明為什么汶川地震在2008年5月發(fā)生;龍門山斷裂帶并不位于板塊邊緣,上述解釋亦難以說明為什么在這一帶發(fā)生。相比之下,用歹字形構(gòu)造體系則能較好地解釋,即頭部及其影響和波及地區(qū)的巨震活動(dòng)的繼續(xù),以及發(fā)生在尾部的巨震對(duì)原來的頭部地區(qū)的影響所及。至于近期的玉樹地震,則是同樣的原因。
《百科知識(shí)》:最近人們普遍感到天氣有些異常,聯(lián)想到2008年伊始中國南方發(fā)生大范圍雨雪冰凍災(zāi)害,后來就發(fā)生了汶川地震,氣象異常與地震是否有一定的關(guān)系?
徐:現(xiàn)在看來地震的發(fā)生似乎與旱澇有一定關(guān)系,但其中規(guī)律尚未認(rèn)識(shí)清楚。比如,1963年河北邢臺(tái)地區(qū)發(fā)生了百年不遇的特大洪水,1964年又遭受了40多天的澇災(zāi),到1965年卻出現(xiàn)了幾十年沒有的大早,接著便是1966年的強(qiáng)震。1970年云南通海地震也發(fā)生在大澇大旱之后。歷史記載,1830年河北磁縣大地震、1889年河北大名地震之前也都有大旱大澇。有觀點(diǎn)認(rèn)為,在大澇時(shí),水對(duì)地面的壓力加大了,同時(shí)增加了水向斷裂中的滲透,起著潤滑作用,這些都能促使斷裂活動(dòng)加劇。而大旱時(shí)地上地下的水都減少了,也可以起到打亂地下原有的暫時(shí)平衡的作用,促成斷裂變動(dòng)。但決定的因素還是要根據(jù)地殼本身的斷裂變動(dòng),沒有這個(gè)根據(jù),再大的旱澇也是不會(huì)引起地震的。
(責(zé)任編輯 龐 云)