彭華至今仍對(duì)5年前發(fā)生的那一幕歷歷在目。2008年5月12日下午3時(shí)許，北京地質(zhì)力學(xué)研究所辦公樓，長(zhǎng)期從事地應(yīng)力監(jiān)測(cè)研究的他在獲悉四川汶川發(fā)生地震時(shí)，立刻沖向樓下的地應(yīng)力監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室。

打開服務(wù)器，彭華屏住了呼吸。

幾乎在地震發(fā)生的同時(shí)，電腦屏幕上的地應(yīng)力監(jiān)測(cè)曲線發(fā)生突跳，連續(xù)多日保持在164萬個(gè)應(yīng)變單位附近的固體潮曲線突然在地震發(fā)生時(shí)在1分零8秒大幅探底至50萬個(gè)應(yīng)變單位，又在12秒內(nèi)瞬間又升至167萬個(gè)應(yīng)變單位，曲線圖上這一突跳顯得突兀與劇烈。此后經(jīng)過四五個(gè)小時(shí)，曲線才趨于恢復(fù)正常。

而且此前一天也出現(xiàn)多次應(yīng)變突跳，不過沒有12日當(dāng)天的變化幅度那么明顯。

這是在距離汶川840多公里的甘肅酒泉設(shè)立的地應(yīng)力監(jiān)測(cè)站捕獲到的異常數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)站每隔3秒能夠自動(dòng)獲取一組地應(yīng)力監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)傳回到北京實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)器上。

根據(jù)彭華的觀察，5月13日凌晨至上午10時(shí)，仍然能夠觀察到多次余震引起的地應(yīng)力突變現(xiàn)象。

地震與地應(yīng)力到底有何關(guān)系？

力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響

在接受《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)，彭華對(duì)汶川地震后獲取的地應(yīng)力突變數(shù)據(jù)這一事實(shí)發(fā)表看法，“雖然前一天到地震前數(shù)小時(shí)觀察到這一地應(yīng)力變化異常，但仍不足以判定其說明此次汶川地震的能力。畢竟這是在距離汶川800多公里以外的酒泉，而且是僅此一個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)獲得的數(shù)據(jù)?！?/p>

對(duì)獲得的這一監(jiān)測(cè)成果，中國工程院院士、地球物理學(xué)家趙文津也表示進(jìn)一步作出結(jié)論還需要謹(jǐn)慎。

時(shí)間回溯到2001年11月14日，昆侖山發(fā)生了中國大陸上最強(qiáng)的8.1級(jí)地震。負(fù)責(zé)青藏鐵路沿線地應(yīng)力監(jiān)測(cè)的中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)所研究員廖椿庭，獲得了人類有地震記錄以來第一組震前震后的地應(yīng)力數(shù)據(jù)。

2002年，當(dāng)廖椿庭再次對(duì)同一地點(diǎn)的地應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)震后地應(yīng)力值只有震前的1/3，同時(shí)方向也發(fā)生了偏離。根據(jù)這次監(jiān)測(cè)獲得的數(shù)據(jù)，廖椿庭在國際一流學(xué)術(shù)期刊《地球物理通訊》上發(fā)表了《昆侖山斷裂里氏8.1級(jí)地震前后地應(yīng)力的變化》，通過理論分析和模擬實(shí)驗(yàn)表明，地震過程與應(yīng)力變化存在動(dòng)力學(xué)成因聯(lián)系。這項(xiàng)觀測(cè)成果對(duì)解釋昆侖山大地震機(jī)理具有重要意義，引起了國際同行專家的高度關(guān)注。

趙文津表示，昆侖山地震前后地應(yīng)力變化的監(jiān)測(cè)和研究成果在原地獲得，更具有參考價(jià)值。但他同時(shí)認(rèn)為，這兩次地應(yīng)力監(jiān)測(cè)研究的成果表明，加強(qiáng)地應(yīng)力監(jiān)測(cè)對(duì)于發(fā)現(xiàn)地震前兆、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)地震具有重要科學(xué)意義。

監(jiān)測(cè)鼻祖李四光

由中科院主管的《科學(xué)時(shí)報(bào)》首席評(píng)論員王中宇曾專門撰文解讀地應(yīng)力，他介紹說，地下巖層突然發(fā)生斷裂，在極短時(shí)間內(nèi)釋放出大量的能量，產(chǎn)生了地面位移和錯(cuò)動(dòng)并輻射出地震波，構(gòu)造地震就是這樣產(chǎn)生的，這叫做地震的斷層成因論。多數(shù)地震學(xué)專家對(duì)此都無異議，差不多已成定論。至于斷層的產(chǎn)生，一般都假設(shè)是由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使地球內(nèi)部的切應(yīng)力慢慢積累并在某些地區(qū)集中。當(dāng)積累的應(yīng)力超過一定的限度時(shí)，便產(chǎn)生了斷裂。

“可見地應(yīng)力是地震孕育過程中的重要因素，全面而連續(xù)地監(jiān)測(cè)地應(yīng)力的變化，是探討、檢驗(yàn)各種理論假說的基礎(chǔ)條件，也是地震預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)條件?！蓖踔杏钫J(rèn)為。

李四光是中國地應(yīng)力測(cè)量的創(chuàng)始人。早在20世紀(jì)40年代的時(shí)候就提出地殼以水平運(yùn)動(dòng)為主，水平應(yīng)力起主導(dǎo)作用。他提出，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)力的探測(cè)是地質(zhì)力學(xué)具有重大實(shí)際意義的一個(gè)新方面，是值得予以重視的”。

1966年邢臺(tái)大地震后，李四光更加重視地應(yīng)力測(cè)量工作。他提出，地應(yīng)力測(cè)量是實(shí)現(xiàn)地震預(yù)報(bào)的重要途徑，主要有兩個(gè)方面，一是調(diào)查研究地下發(fā)震層以上地層巖層的力學(xué)性質(zhì)及破裂強(qiáng)度；二是抓住地應(yīng)力場(chǎng)及其變化，并研究?jī)烧叩年P(guān)系。當(dāng)時(shí)，將近八十高齡的李四光還親自參加野外地應(yīng)力解除試驗(yàn)工作，親自分析研究由邢臺(tái)地應(yīng)力觀測(cè)站發(fā)回的地應(yīng)力變化曲線。

原地質(zhì)部地質(zhì)力學(xué)研究所在李四光指導(dǎo)下，立即在河北隆堯縣堯山建立了壓磁地應(yīng)力觀測(cè)站。據(jù)了解，到1976年唐山地震前后，我國共建立110個(gè)地應(yīng)力觀測(cè)站。這些地應(yīng)力觀測(cè)站，大部分是在1971年李四光逝世前所建，其余較多是在1976年唐山地震前后所建。

遺憾的是，到2006年，僅存5個(gè)還在進(jìn)行地應(yīng)力觀測(cè)。

謎團(tuán)解開走向何方

事實(shí)上，在李四光去世的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，地應(yīng)力監(jiān)測(cè)被邊緣化了。

然而人們?yōu)槭裁捶艞壛死钏墓獾难芯克悸?？一個(gè)重要的原因是地殼的“不可入性”。中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所馬廷分析說，“人們尚無法取得震源區(qū)的巖石介質(zhì)的性質(zhì)、破裂強(qiáng)度、應(yīng)力狀態(tài)和積累速度，以及其隨時(shí)間的區(qū)域演化狀態(tài)。再者，整個(gè)地殼都在運(yùn)動(dòng)，應(yīng)力存在于地殼的每一點(diǎn)上，目前尚不能取得一個(gè)地區(qū)的應(yīng)力圖像及其隨時(shí)間的變化，更無法取得更多地區(qū)的應(yīng)力圖像和變化，以及它們可能破裂發(fā)生地震的順序，以及震后應(yīng)力調(diào)整、重新分配的過程與狀態(tài)?！?/p>

對(duì)如此大范圍、大縱深的地殼，監(jiān)測(cè)其內(nèi)部應(yīng)力變化，難度可想而知。具有破壞性的地震都發(fā)生在十幾至幾十公里深度的地殼內(nèi)，而全球最深的鉆井在前蘇聯(lián)的科拉半島上，深僅12.869公里，鉆了15年多。至于我國，最深的科研鉆井在5～7公里間，汶川地震后正在打的科學(xué)鉆井，計(jì)劃深度在800米至3000米之間。至于深井的成本，世界第二深井，德國大陸超深鉆井計(jì)劃耗資5.28億馬克。顯然，靠鉆井來建立足夠密集和廣泛的地應(yīng)力監(jiān)測(cè)網(wǎng)，存在難以逾越的障礙。

“5·12”汶川地震后，王中宇在尋找與地震預(yù)報(bào)相關(guān)文獻(xiàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了中國地質(zhì)大學(xué)副教授、政府特殊津貼獲得者游永雄的工作，被其巨大的潛力打動(dòng)。游永雄提出的觀點(diǎn)是，面對(duì)幅員遼闊而“不可入”的地殼，如果用衛(wèi)星軌道攝動(dòng)數(shù)據(jù)能夠計(jì)算繪制其應(yīng)力場(chǎng)和密度分布圖，就等于提供了連續(xù)、大范圍監(jiān)測(cè)地殼深部動(dòng)態(tài)的技術(shù)手段。

這一技術(shù)手段的可行性在于，衛(wèi)星不受地形、氣候的影響，以前很難獲得數(shù)據(jù)的荒漠高山及海洋地區(qū)，均可一體監(jiān)測(cè)，而且衛(wèi)星觀測(cè)資料空間分布均勻，觀測(cè)結(jié)果具有同一性，能迅速成圖，使分析人員能實(shí)時(shí)應(yīng)用。此外，與其他監(jiān)測(cè)方案相比，成本低廉是它極大的優(yōu)勢(shì)，它無需建設(shè)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，無需人員值守，也無需設(shè)計(jì)、發(fā)射專用衛(wèi)星。

更多的主流專家學(xué)者還是建議，希望能在更多的地方建立地應(yīng)力監(jiān)測(cè)站。如中國科學(xué)院院士李廷棟認(rèn)為，地震會(huì)引發(fā)其他地質(zhì)塊體的不平衡，我們應(yīng)采用地應(yīng)力的手段密切監(jiān)測(cè)其他重點(diǎn)地區(qū)，當(dāng)前我國的地應(yīng)力監(jiān)測(cè)臺(tái)站還很少，希望能在更多的地方建立地應(yīng)力監(jiān)測(cè)站，最終形成網(wǎng)絡(luò)。另一位中國科學(xué)院院士肖序常提出，地應(yīng)力只是地震研究中諸多方法中的一項(xiàng)，還需要與其他手段相結(jié)合；當(dāng)前已有的各個(gè)臺(tái)站的監(jiān)測(cè)資料還比較分散，應(yīng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)的共享和集成，進(jìn)行系統(tǒng)分析，最終形成科學(xué)的判斷。

（本刊記者彭小云根據(jù)《科學(xué)時(shí)報(bào)》、《中國國土資源報(bào)》、《地理科學(xué)進(jìn)展》雜志等整理）