馬欽忠

(中國上海200062上海市地震局)

中外幾次重要地震預測與預報結果之啟示*

(中國上海200062上海市地震局)

簡述了地震預測的方法與類別,回顧了20世紀70年代以來國內外幾次重要地震預測預報實踐特別是地震短臨預測預報的情況,從中凸顯了地震短臨預報的困難以及對挽救生命的重要性和社會需求的緊迫性. 通過對上述國內外一些大地震預報預測(海城地震、 唐山地震、 日本地震、 美國帕克菲爾德試驗場的地震預報實踐和汶川地震等)的成功與失敗的解讀,試圖得到一些有益的啟示: 地震預測與預報,尤其是地震短臨預測與預報雖然困難,但并不是不可能的,事實說明它存在著很大的可能性．

地震預測 地震前兆 震例研究 啟示

引言

地震的發(fā)生是人類所面臨的一種嚴重自然災害． 自20世紀以來,全球M≥7.0的大地震有1200多次,造成的死亡人數(shù)占全球各類自然災害總數(shù)的54%,給人類生命財產(chǎn)造成了巨大損失． 且不說1976年唐山MS7.8地震對我國所造成的巨大損失,就近年所發(fā)生的諸如2004年12月印度尼西亞MS9.0地震、 2005年10月巴基斯坦MS7.6地震、 2008年5月我國汶川MS8.0地震、 2010年1月海地MS7.3地震、 2010年2月智利MS8.8地震和2011年3月日本MS9.0等地震所造成的巨大損失足以令人震撼． 科學地預測地震的發(fā)生,并采取有效的預防措施,可以最大程度地減輕地震災害． 1975年我國海城MS7.3地震的成功預報極大地減輕了地震災害所造成的生命財產(chǎn)損失． 而在2008年汶川地震救災過程中,我國舉全國之力,投入了巨大的人力、 財力、 物力,動用了14萬左右的人民解放軍部隊,進行了世界史上罕見的氣勢恢宏的救災活動,最后只救出了300多人(陳颙,2008)． 與海城地震的情形相比,汶川地震救災活動的投入產(chǎn)出比的效果值得我們深思．

地震預測預報究竟是否可行的問題爭論由來已久． 引起最為廣泛關注的一次是在1997年,時任日本東京大學地球與行星科學系的Geller教授提出地震不能預報的觀點(Geller,1997)． 近年來我國汶川MS8.0、 日本MS9.0等地震的發(fā)生又一次引起了國內外地震科學界對地震預測的廣泛關注,持悲觀情緒者有增無減,國內地震科學界中持否定態(tài)度的人也不在少數(shù)． 地震究竟能不能預報的問題又一次擺在我們面前,它是每次大地震發(fā)生后都要引起社會高度關注的問題． 地震預報之所以困難,主要是由地下深處的不可入性、 地震發(fā)生機制的復雜性及地震發(fā)生的小概率性所決定的． 因此,震例研究,尤其是對大地震預測預報整個過程的不斷總結和再認識便成為地震科學領域中非常重要的組成部分． 地震預報是基礎研究領域的國際性難題,是地震領域的焦點問題之一． 而社會的需求是推動科學發(fā)展的最大動力． 從科學的觀點來看,地震預測也是利用客觀事實預測未來事件并從中尋找規(guī)律的一門學科． 然而,惟其所造成的巨大危害、 對其預報的重重困難,才使得人們不得不一遍又一遍地思索究竟地震預報是否可實現(xiàn). 對于這個問題,持肯定態(tài)度和否定態(tài)度的專家學者總是在不斷地爭持著． 本文通過對國內外一些大地震預報的成功與失敗的解讀,試圖得到一些有益的啟示,以便更加客觀、 深入地理解和認識地震預測研究工作．

1 地震預測方法的劃分

地震預報的時間尺度通常分為3類: 長期預報、 中期預報和短臨預報,其在方法、 精度和目的等方面均不同．

多年來,中國的地震預報時間尺度遵循著長期(10年)、 中期(1—2年)、 短期(2個月)以及臨震(10天)的“四階段”預報模式． 這一模式最初在1972年全國第二次地震工作會議上提出,后來在1998年發(fā)布的《地震預報管理條例》中被確認．

在國際地震預測研究領域,地震預報, 時間尺度劃分為： 長期預報,主要涉及時間尺度為10—100年內地震發(fā)生的可能性,主要是基于斷層的地質研究和歷史地震記錄研究； 中期預報, 主要涉及1—10年時間尺度內地震發(fā)生的預測,主要基于地震地質學和大地測量學的近期觀測數(shù)據(jù)分析； 短臨預報, 指在數(shù)小時至數(shù)周的時間尺度內對地震發(fā)生的預測,基于短期的、 確定性的前兆信息掌握(Knopoff,1996； Uyedaetal,2009)． 短臨地震預報雖然比長期和中期地震預報要困難得多,但是,其在挽救人的生命方面卻更為有效.

所謂的地震預警系統(tǒng),是基于實時的地震學技術來確定即將發(fā)生地震的特征,它可以提供數(shù)十秒鐘的預警時間． 但它并不是一種地震預報方法,因為它是在地震發(fā)生后獲得的信息(Uyedaetal,2009)．

地震預測研究方法從類別上劃分,目前主要有兩大類:

1) 地震學方法． 主要指依賴地震活動性時間、 空間、 強度的變化特征進行預測研究． 其主要內容包括地震空區(qū)(指地震孕育過程中,由小震所包圍或部分包圍的、 處于斷裂活動構造帶上的無震區(qū)域)、 應力影區(qū)(地震的發(fā)生受到先前發(fā)生的地震所引起的應力變化的影響而加速或減速)． 如果大地震的發(fā)生降低了破裂帶附近某區(qū)域的應力,從而降低了該區(qū)域發(fā)生地震的可能性,直至該區(qū)域內的應力得以恢復,這便是應力影區(qū)模式． 應力影區(qū)模式不同于地震空區(qū)模式,它不僅涉及斷層段,還涉及其周圍區(qū)域以及地震活動性圖像(陸遠忠等,1985； 陳運泰,2009)．

2) 非地震學的地震預測． 在地震發(fā)生前,常?？梢杂^測到一些異常,如地應變加速或地面隆升、 重力場變化、 磁場變化、 電場變化、 地下電阻率變化、 地下流體變化以及其它一些可能對應力、 巖石中的裂紋或巖石的摩擦特性變化敏感的參數(shù)變化,這些異常稱為非地震學方面地震前兆,或者稱為可能性地震前兆(Kisslinger,Suzuki,1978； Varotsosetal,1981,1982,1988)． 通常認為,這類地震前兆反映的可能是地下巖石臨近破裂時的應力狀態(tài)． 在地震預測中用于檢測這類地震前兆的主要方法是地球物理方法,這些地震前兆統(tǒng)稱為“微觀”地震前兆. 此外,還有不依靠精密儀器、 能為人們在地震前所感知的地震前兆,這些地震前兆稱為“宏觀”地震前兆,如動物行為異常等． 在地震預測實踐中,多年來地震學家一直在致力于探索“確定性的地震前兆”,即在地震之前必被無一例外地觀測到,并且一旦出現(xiàn)必無一例外地發(fā)生大地震．

2 幾次大地震預報實例

2.1 海城地震

1975年2月4日我國遼寧海城發(fā)生MS7．3地震,震前曾出現(xiàn)許多中期異常和短臨異常． 中期異常具體表現(xiàn)為： 地震頻次較常年平均值增加3—4倍； 跨金州活動斷裂的短水準測線1973年和1974年出現(xiàn)大的異常變化； 大連地磁測點的地磁垂直分量1974年5月22日較1973年10月17日增加21.5 nT； 渤海北部6個潮汐觀測站資料顯示1973年渤海海面出現(xiàn)近幾十年沒有過的上升變異等． 短期異常表現(xiàn)為: 1974年12月中旬遼南地區(qū)出現(xiàn)從未有過的異?，F(xiàn)象,即一些水井突然變渾、 變味、 冒泡和水位大幅度漲落； 冬眠的蛇出洞,老鼠成群發(fā)呆, 家畜和家禽習性反常； 地傾斜曲線出現(xiàn)提前轉折打結和加速異常； 水氡異常有轉折、 突跳現(xiàn)象,相對變化幅度達20%—40%等． 臨震異常表現(xiàn)為： 1975年1月末至2月初,遼寧的種種異常不斷發(fā)展和擴大,即各種動物異常數(shù)量逐日劇增,地域不斷擴大,反應程度更加劇烈； 井水在持續(xù)異常的同時,有向東南及西北的營口、 海城一帶擴展的跡象,并出現(xiàn)井噴自流和自流泉斷流的異常； 土地電從2月2日起急劇變化； 水氧記錄曲線出現(xiàn)大幅度突跳； 震前2天曾發(fā)生一系列逐漸加強的前震和短臨異常指標的增強,但到發(fā)震當天中午突然停止； 在海城地震的極震區(qū)附近,平時很少有地震活動,但自2月1日開始,距震中20 km的營口市石硼峪地震臺連續(xù)記錄到527次前震,這些前震的震中位置很集中,其P波初動符號方向比較一致,在時間上頻度分布呈密集—平靜—大震的過程(海城地震地磁總結組,1976； 海城地震地殼形變總結組,1976； 吳開統(tǒng)等,1976； 朱風鳴,吳戈,1982； 鄧志輝,馬瑾,1993； 肖和平,2000)． 遼寧省和地市級地震部門反復會商研究上述突變現(xiàn)象,認為可能是臨震的異?，F(xiàn)象,于2月3日深夜編寫出震情簡報,提出在營口、 海城地區(qū)可能要發(fā)生一次較大的地震,隨即把震情簡報和預報意見送到遼寧省政府． 最終,遼寧省領導根據(jù)地震預測意見做出了臨震預報,取得了人類有史以來成功預報地震災害的首次勝利． 海城地震導致當?shù)鼐懦山ㄖ顾?如果沒有事先預報,海城人員傷亡可能會達到10萬人(張曉東等,2011)．

盡管國內外一些學者認為海城地震預報是“瞎貓碰上死耗子” ,而海城1999年11月29日發(fā)生的MS5.4地震再一次被成功預報(徐心同,2000； 蔣秀琴,佟曉輝,2001),提前幾個小時就疏散了居民,人民生命財產(chǎn)又一次得到了較大的維護,足以證明地震預報的可行性．

2.2 唐山地震

1976年7月28日發(fā)生的唐山MS7.8大地震,導致24.2萬人死亡． 唐山大地震沒有前震． 而事實上,地震前覆蓋唐山地區(qū)的監(jiān)測站均發(fā)現(xiàn)了不同程度的臨震異常． 地震前唐山地區(qū)的地形變異常、 重力異常、 視電阻率異常等是得到國際同行承認的可靠前兆,這些異常大多是震前發(fā)覺,并非全是震后總結得出的(梅世蓉,2008)． 震后總結中也說明了大量短臨前兆異常的存在,目前為止有關唐山地震的研究結果非常豐富(姚雪絨,蔣長勝,2006)． 然而由于種種原因最終導致沒能作出唐山MS7.8大地震的臨震預報．

關于唐山地震青龍鎮(zhèn)的“成功”預測,目前仍存在爭議． 唐山地震前15天,國家地震局在唐山召開了“京津唐渤張群測群防經(jīng)驗交流會”,會上還穿插召開了部分同志參加的震情會商會． 國家地震局的同志介紹了地震形勢,并提出該區(qū)域存在一批較明顯的異常,要求密切注意震情發(fā)展． 青龍縣科委地震辦公室參會同志及時趕回匯報,縣委領導很重視,作出了防震抗震的部署,因而取得了很好的防震效果(侯立臣,2007),創(chuàng)造了組織居民及時疏散而僅有1人死亡的奇跡． 應該說在有關唐山地震預測預報問題中,青龍鎮(zhèn)預報是否成功,雖存在爭議,但至少在相鄰縣市之間產(chǎn)生的災害結果存在重大的差別,這是很耐人尋味的．

2.3 日本的地震預測

1978年,日本地震預報規(guī)劃設計了8個“特殊監(jiān)測區(qū)”和2個“加強監(jiān)測區(qū)”(Hamada,1992)(圖1)． 這被認為是1套日本國家大地震中期預報計劃． 圖1中的兩個區(qū)域顯示,這些中期預報或多或少已經(jīng)被證明是正確的,因為自1978年后許多地震已經(jīng)發(fā)生在所指定的特別監(jiān)視區(qū)域或其附近． 可是,對這些地震(包括神戶地震)并沒有短臨地震預測意見. 因為實際上在這些中期預測所圈定的監(jiān)視區(qū)域內并未開展具有短臨前兆預測指標的監(jiān)測活動,而是僅僅在兩個“加強監(jiān)視區(qū)”內展開基于大地測量學方法的監(jiān)測(Uyedaetal,2009)． 圖1主圖中黑色橢圓表示2009年之前所預測的特大地震震中區(qū)域． 日本東海、 東南沿海及南海地區(qū)大地震間隔約為100—150年,神戶大學Ishibashi教授自1976年就開始對東海地震和東南沿海及南海地震發(fā)生間隔進行研究． Ishibashi(1981)認為,1次MS≥8.0的東海巨大地震預期將會在“任何瞬間”發(fā)生． “東海地震”是在尚未發(fā)生之前就已經(jīng)被命名的地震,然而直到目前為止的30多年里,預期的東海大地震始終沒有發(fā)生,中長期預報失靈了,短期預報是否可行尚未可知．

圖1 1978年日本地震預報項目所選定的8個“特殊監(jiān)測區(qū)”和2個“加強監(jiān)測區(qū)” (引自Uyeda et al,2009). 主圖顯示大致估計的主震震中區(qū)域(白色橢圓)并 在后來發(fā)生了地震,以及2009年之前所預期的地震震中區(qū)域(黑色橢圓)

早在1995年神戶地震之后,日本進行了廣泛的國家地震預報規(guī)劃的反省,在這些反省意見中便包括對日本東海大地震中期預測的完全否定,而且占主導地位的意見是“因為短臨前兆的研究太難,所以應該將短臨地震預測研究放在邊上,國家的努力應該取而代之地放在基礎研究上”(Hirata,2004)． 自此日本取消了針對地震短臨預報研究的基金(Uyedaetal,2009)． Uyeda 教授領導的地震電磁研究小組于2000年前后在日本全國建立了40多個地震電磁觀測點,在觀測研究中也曾取得了較好的效果. 例如,巖手山麓的觀測點曾記錄到明顯的異常前兆信號,兩周后即發(fā)生了M6.0地震； 2000年伊豆群島海域發(fā)生大規(guī)模群發(fā)地震的前兩個月即觀測到了非常明顯的地震電磁信號． 這些成績也受到了日本國際外部評估委員會的好評． 然而在“將研究重點從前兆現(xiàn)象的探索轉移到對地震現(xiàn)象全過程的基礎研究上”的結論得出后,即使如此有效的地震前兆觀測也被迫停止(上田誠也,文俊,2011)． 其結果就是,2011年3月11日日本東北海域MW9.0地震前沒有獲得任何可靠的短臨異常信息． 雖然主震前日本電氣通訊大學地震電磁研究所Hayakawa教授提前捕捉到了大震前VLF頻段電磁異常信號并認為一定有大震發(fā)生*國際地震與火山電磁研究小組2011年交流信息.,并且在震后有文章總結發(fā)現(xiàn)震前一些異常信號(Hayakawaetal,2012; Kopytenkoetal,2012),但沒有做出地震短臨預報意見的主要原因,還是沒有進行足夠的有效的具有短臨前兆預測指標的監(jiān)測活動．

作為磷肥的主要原料，磷礦石的漲價可謂是“牽一發(fā)而動全身”。據(jù)了解，西南地區(qū)磷礦石價格較年初上漲80元/噸，漲幅達28%；華東地區(qū)磷礦石價格近期同樣開始快速上漲，較7月初上漲30元/噸。當前磷礦石庫存降至低位，庫存的快速下滑勢必帶動磷礦石價格上漲，而這讓磷肥價格維持高位也有了底氣，漲價有理有據(jù)，廠家自然不急于報價。因美元匯率持續(xù)上漲，硫磺價格漲勢也進入快車道。而一銨、二銨作為很多復合肥料的原料，勢必也會帶動化肥市場整體漲價。

圖2 2011年3月11日日本東海MW9.0地震震中位置圖(引自日本氣象廳, 2011)橢圓區(qū)為余震最集中的區(qū)域Fig.2 Epicentral distribution of the Tokai MW9.0 earthquake occurred in Japan on 11th March 2011(after Japan Meteorological Agency, 2011)The ellipse area denotes the area of the main aftershocks

在日本,廣泛的地震學和大地測量學觀測網(wǎng)的升級已經(jīng)產(chǎn)生了某些非常重要的發(fā)現(xiàn)． 例如,地下深部低頻顫動和在俯沖帶上的慢滑動,即慢地震(Obaraetal,2004),發(fā)震斷層凹凸體細節(jié)(Yamanaka,Kikuchi,2004),以及特征地震(Matsuzawaetal,2002)等． 這些發(fā)現(xiàn)對理解地震現(xiàn)象和推進預測科學具有很重要的貢獻． 但是Uyeda 教授在稱贊這些進步的同時也反駁道“測震儀并不能夠檢測到有用的非地震學的短臨前兆”(Uyedaetal,2009)． 基于地震活動序列的測量和日本以前的前兆研究,1998年由日本前教育部大地測量委員會發(fā)布的報告認為地震預報是不可能的． 此后,地震預報不可能的說法在日本地震學界中流傳開來,然后流傳到了大眾媒介． 后來Hayakawa和Hobara (2010)很不平地認為,該報告應該修改為“利用常規(guī)的地震學測量方法進行的地震預報是不可能的”,不能用測震學的研究結果輕視、 否定和代替非地震學的前兆觀測和研究結果,而短臨地震預測恰恰就依靠這些前兆異常信號．

2.4 美國帕克菲爾德地震預報實驗場

美國圣安德烈斯斷層上的帕克菲爾德地震預報實驗場是世人矚目的地震預測研究基地之一． 該地震預報實驗場坐落在圣安德烈斯斷層的一個較小的分段——帕克菲爾德分段上． 該段是圣安德烈斯斷層眾多分段中較小的一段,總長約40 km,與長達1000 km的圣安德烈斯斷層的總體走向一致,呈NW--SE走向． 與帕克菲爾德分段相鄰的西北段是長為150 km以小震密集活動為特征的蠕動段,而東南相鄰的則是以稀少大地震為活動特點的長達數(shù)百千米的強閉鎖段． 在此強閉鎖段上,上一次大地震是1857年發(fā)生在洛杉磯附近的Fort TejonM7.9地震,其破裂從帕克菲爾德分段的東南端分界附近開始,一直向南東方向擴展,破裂長達300 km. 在帕克菲爾德分段上,太平洋板塊相對北美板塊運動,部分運動能量的間歇性釋放導致了M6.0地震的重復發(fā)生． 1857—1985年,至少有6次這樣的地震,分別發(fā)生于1857,1881,1901,1922,1934和1966年． 因此帕克菲爾德分段介于其西北的蠕動段與其東南的強閉鎖段之間,其自身是以M6.0地震為特征地震活動的特殊分段(Bakunetal,2005)．

該地震預報實驗場自1985年建設運行至今,在短短的帕克菲爾德分段上有規(guī)律地發(fā)生了震級均為M6.0的地震,這在當時(1980年初)的許多地震學家中形成了兩點共識： ①在1988(±5)年內,即1993年以前帕克菲爾德將發(fā)生M6.0地震,發(fā)震概率可達95%； ② 在該分段上建設密集地震監(jiān)測臺網(wǎng),多學科地監(jiān)測和觀測地震孕育發(fā)生過程,并捕捉一切可能的前兆以開展短期(幾周內)地震預報(張國民等,2009)．

圖3 帕克菲爾德地震預報實驗場與2004年MW6.0 帕克菲爾德地震(引自Bakun et al,2005)圣安德烈斯斷層(紅色)地震破裂帶(黃色區(qū)域), 方塊表示地震儀、 應變儀、 蠕變儀、 電磁儀和連續(xù)GPS站,左下方給出了2004年帕克菲爾德MW6.0地震余震分布(黑點)Fig.3 Parkfield Earthquake Prediction Experiment and the MW6.0 earthquakes in 2004 (after Bakun et al,2005) Red line indicates the San Andreas fault; yellow area shows the rupture zone of the Parkfield MW6.0 earthquake; squares show the observation sites for seismograph， strainmeter,creepmeter,electromagnetic instrument and continuous GPS. Blackspots at the lower-left corner denote the aftershocks distribution of the Parkfield MW6.0 earthquake in 2004

到1993年年底,基于“地震空區(qū)”理論作出的預報中的帕克菲爾德地震一直沒有發(fā)生,美國地質調查局于是宣布“關閉”了這個地震預報的“窗口”． 幸運的是并沒有“關閉”對預報中的帕克菲爾德地震的監(jiān)測工作,設置在帕克菲爾德地震預報試驗場的臺網(wǎng)繼續(xù)堅持地震前兆的監(jiān)測工作(Johnston, 2010).

2004年9月28日17時15分24秒(格林威治時間)地震學家在帕克菲爾德地震預報試驗場守候多年的MW6．0地震(震中位置35.815°N、 120.374°W,震源深度7.9 km)終于發(fā)生了(圖3),比預測的時間晚了整整11年．

雖然帕克菲爾德實驗場在震前未檢測到地震前兆,至今也仍未見有關地震前兆的分析(Lindh,2005),但是由多種儀器設備構成的復雜前兆臺網(wǎng),記錄下了有史以來最為翔實的一次地震從發(fā)震前到發(fā)震時乃至發(fā)震后的全過程,取得了地震活動性、 地應力、 地磁場、 地電場、 地下水和地震引起的強烈地面運動等的完整記錄．這些記錄對于了解地震破裂的開始、 傳播和停止,增進對斷層、 地形變、 震源物理過程、 地震預測、 預防和減輕地震災害的認識,提供了非常有價值的資料(Lindh,2003,2005； Bakunetal,2005)．

2004 年帕克菲爾德MW6.0地震的震級和地震破裂的位置被準確地預測,但對發(fā)震時間的預測顯然不準． 這意味著地震學家尚需從更高的科學層面理解地震孕育、 發(fā)生過程的物理本質,震前短期內前兆異常的缺失對地震預測和震前過程研究提出了非常嚴峻的挑戰(zhàn)． 經(jīng)過嚴謹?shù)目茖W設計并開展了多學科密集觀測的帕克菲爾德地震預報實驗場在2004年MW6.0地震中沒有捕捉到理想的地震前兆,這一結果給地震學家和地震預測研究帶來了巨大的挑戰(zhàn)． 然而,帕克菲爾德2004年MW6.0地震前未觀測到原先所預料的顯著典型異常卻是至今一致的看法． 這其中是否具有特殊的構造物理原因和動力成因,值得進一步探索． 例如,在帕克菲爾德地震預報實驗場,如果有多臺地電場觀測儀器且分布在不同方向,也許會記錄到地震電信號(圖4)． 作者研究認為,大多數(shù)地震前是能夠觀測到地電場異常信息的．

圖4 帕克菲爾德地震預報試驗場地磁、 應變、 孔隙壓力等前兆觀測點分布圖. 右上角 為加州大學伯克利分校高采樣率電磁臺站的分布圖(引自Johnston,2010)

2.5 汶川地震

2008年5月12日在四川省汶川縣(31.0°N,l03.4°E)發(fā)生MS8.0大地震,造成北東方向200多千米的巨大破裂帶(張培震等,2008),余震展布尺度達330 km(蔣海昆等,2008),破裂帶和余震展布的長軸方向與龍門山斷裂帶走向十分一致． 該破裂以映秀—北川中央斷裂帶為主,汶川—茂縣斷裂(后山斷裂)和灌縣—彭縣斷裂(前山斷裂)為輔． 據(jù)美國USGS測定,該地震破裂過程持續(xù)近80 s,破裂速度為2.3—3.3 m/s ． 中間有兩個破裂位移最大的區(qū)域,一個位于映秀附近,另一個位于北川附近． 這兩個位置也是宏觀破壞最嚴重的地區(qū),烈度均達到Ⅺ度． 汶川地震的特征,首先是發(fā)震震級高、 能量大； 其次是地表破裂長、 錯動幅度大.

但汶川地震與1976年唐山地震一樣,沒有前震序列． 時至今日,關于汶川地震前究竟有無可靠的前兆仍然在探索和研究之中,盡管目前已經(jīng)發(fā)表了不少關于汶川地震前兆研究的文章． 在回顧和檢查汶川地震前兆方面,無論是震前觀測儀觀測到的微觀異常前兆還是人們用眼、 耳、 鼻所能辨別到的宏觀異?，F(xiàn)象都存在． 例如,成都臺地電場、 地電阻率前兆異常(馬欽忠,2008a,b； 張學民等,2009； Ma,Zhang,2010),地磁短臨異常(王武星等,2009),定點形變異常(張燕等,2009),地形變異常(牛安福等,2009； 邱澤華等,2010)等． 震后一些調查也說明主震前存在著諸如一些村莊里半夜狗異常哀嚎,魚塘里的魚大量向上跳,指南針無故快速旋轉(馬欽忠,2008a, b),江油臺DDC2地電儀表頭指針數(shù)10分鐘快速擺動不停*2008年5月18日作者現(xiàn)場異常工作落實與調查.等現(xiàn)象． 為什么這么多地震前兆異常未能在震前短臨預報中發(fā)揮應有的作用呢？ 其中的原因需要我們認真思索．

其實在某些大地震前我們能夠觀測到的異常前兆信息并不多,但若其可信度高也可以作出較好的短臨地震預測． 例如,在2001年11月14日昆侖山口西發(fā)生的MS8.1地震,由于地震發(fā)生在青藏高原無人區(qū),沒有造成人員和財產(chǎn)損失,因此它沒有引起社會的高度關注． 但在震前甘肅文縣地電觀測站利用所觀測到的超過儀器量程的大幅度地電場異常信號,并結合長期對該觀測站資料的總結,提前9天對昆侖山口西MS8.1地震成功地作出了時間、 地點、 震級三要素的短臨地震預測(馬欽忠等,2009),這充分說明了地震異常信息準確度的重要性． 遺憾的是該觀測站由于經(jīng)費短缺于2003年停止了觀測,因而針對該觀測站長期觀測資料的總結經(jīng)驗未能在汶川MS8.0地震前得到應用．

3 地震預報成功與失敗的啟示

地震預測是公認的世界性科學難題,是地球科學的一個宏偉的研究目標．若能同時準確地預報出未來大地震的地點、 時間和強度,無疑可以拯救數(shù)以萬計乃至數(shù)十萬計生活在地震危險區(qū)人民的生命； 并且,如果能夠預先采取恰當?shù)姆婪洞胧?就有可能最大限度地減輕地震對建筑物等設施的破壞,減少地震造成的經(jīng)濟損失,保障社會的穩(wěn)定和促進社會的和諧發(fā)展(陳運泰,2009)．

從上述一些國內外大地震預報成功與失敗的實例來看,地震預測并非不可能,它在很大程度上與我們人類的認知相關． 科學的發(fā)展過程就是從一次次失敗走向成功的過程．

1996年Geller等在《Science》等雜志上連續(xù)發(fā)表文章(Geller,1996a,b, 1997； Gelleretal,1997),提出地震不能預報． Geller認為： “處于自組織臨界狀態(tài)的大地,任何一次小地震都有可能災變?yōu)橐淮未蟮卣稹保?而“小地震發(fā)展成為大地震不僅取決于其斷層附近,而且取決于其整個(震源體)空間物理狀態(tài)的無數(shù)細結構”． 因為人們根本無法掌握地下無數(shù)精細結構的臨界狀態(tài),所以他們認為地震根本不能預報． 這在國際地震學界引發(fā)了激烈的爭論． 在1996年與希臘“VAN”法的論戰(zhàn)中,Geller (1996)認為希臘“VAN”法預測地震三要素的精度“以地震發(fā)生時間在數(shù)小時到一個月時間,震中位置在100 km以內,震級誤差在0.7以內為預測成功的基準”誤差太大了,以至于不能認為這就是地震預測． 日本科學家小組通過檢驗后認為希臘“VAN”小組通過這個方法幾乎成功預報了希臘發(fā)生的所有M≥5.5地震,他們認為該方法是唯一一個在近30年間不斷產(chǎn)生實際成果的短期地震預報方式,無論在實證方面還是在理論方面都是世界上最為確定的方法(Uyedaetal,2009； Hayakawa,Hobara,2010； 上田誠也,文俊,2011)． 最近他們的研究證明,全世界的地震現(xiàn)象都屬于非線性物理學的臨界現(xiàn)象(Varotsosetal,2008,2010,2011)． 作者在2008年汶川地震現(xiàn)場的強余震跟蹤中,對2008年5月25日青川M6.4強余震的預測意見也充分印證了震前地電流的真實利用價值(馬欽忠,2008a,b)． 如果從防震減災實效的角度來看,這種地震預測三要素精度是完全可以起到減災實效的． 例如在1976年唐山MS7.8地震、 2008年汶川MS8.0地震和2011年日本MS9.0特大地震前,假如有如此精度的地震短臨預報,災害程度后果又會是如何呢？ 答案是顯而易見的． Geller等的觀點其實在理論上也是錯誤的(陳運泰,2009)． 美國著名地球物理學家Knopoff(1999)也尖銳地指出主張“地震不可預測”的研究者在邏輯推理上的謬誤．

探測地震前兆以預報地震是人們由來已久的期望,科學家們?yōu)榇俗髁碎L期的努力． 傅承義和劉恢生(1963)提出地震預測必須依據(jù)某種前兆． 能夠起到防震減災實效的地震預報是短期預報,為此,需要捕捉短期前兆現(xiàn)象并對其進行全面深入的研究． 前兆的出現(xiàn)反映的是地震前大地中應力逐漸積累而出現(xiàn)的異常變化現(xiàn)象,這些異常變化就可作為用以預測地震的“前兆”,成為我們捕捉的目標． 上田誠也和文俊(2011)認為即便無法弄清“地震破壞核的形成”等與實際地震發(fā)生相關的機理,但只要捕捉到了真實的前兆,地震短臨預報依然是可行的,當然也需徹底的基礎研究作為支撐． 地震前兆受地殼介質非均勻結構的影響很大,不在野外進行實際觀測,取得前兆的規(guī)律基本上是不可能的． 當前兆的出現(xiàn)與地震發(fā)生之間的關系是唯一的時候,才具備了進行地震短臨預測的基本條件,在此條件下研究地震預測三要素就會大大地降低漏報率和虛報率． 在自然環(huán)境條件下取得地震前兆的真實觀測資料,并以此為基礎,分門別類地進行相應的理論和實驗研究,從中尋找地震前兆的定量判據(jù)和時空分布規(guī)律,應該是地震短臨預報工作的方向．

就作者而言,通過動態(tài)的每天掃描與檢查分析全國100多個地電場臺站資料,目前為止已經(jīng)選擇并積累了自2007年至今的近5萬5000條特征信號曲線． 按照地電場多極距原理和實際調查,可識別其中的電極極化噪聲、 高壓電網(wǎng)噪聲、 地鐵噪聲、 電離層擾動時的地電暴噪聲、 雷雨噪聲、 臺站測區(qū)附近的人類活動噪聲等． 在排除這樣的噪聲后,所保留的異常信號與地震的對應率非常之高． 當然,進一步確認地震電信號也必然有賴于對其產(chǎn)生機理的研究和認識． 隨著資料的積累和對地震電信號產(chǎn)生機理、 “敏感點”、 “選擇性”等問題的深入研究,相信會有更好的結果． 這些研究與實踐結果證實了希臘“VAN”法中預測地震三要素“以地震發(fā)生時間在數(shù)小時到一個月時間,震中位置在100 km以內,震級誤差在0.7以內為預測成功的基準”的可信度(馬欽忠等,2004,2009； 馬欽忠,2008a,b； Ma,Zhang,2010)．

綜上,從本文震例解讀及上述內容中得到的啟示如下：

1) 地震預測并非不可能． 一些成功的地震預測預報,例如1975年海城MS7.3地震預報,1976年唐山地震青龍鎮(zhèn)的預測“成功”,1999年海城MS5.4地震預報,2001年昆侖山口西MS8.1地震預測,2008年青川MS6.4強余震的預測,希臘“VAN”法的地震預測預報等震例,日本的一些地震中期預測,以及本文未涉及的一些震例的成功預測預報(諸如1990年青海共和MS7.0地震強余震預測、 1997年新疆伽師MS≥6.0震群預測等),都說明了地震預報尤其是地震短臨預測預報還是可行的,雖然地震發(fā)生的孕震機理有待于進一步研究和認識．

2) 不能作繭自縛,用狹隘的認識限制我們的創(chuàng)新能力． 雖然許多地震的預測預報是失敗的,例如2008年汶川MS8.0地震、 2011年日本MS9.0地震,以及2004年美國帕克菲爾德MW6.0地震等,但檢討這些震例時我們須看到,我們自己的認識問題在這些失敗中起了很大作用,特別是消極悲觀地看待地震預測預報的態(tài)度． 因此,消除“地震不可預測”論的影響,不斷總結正、 反兩方面的經(jīng)驗教訓,豎立正確的認識觀,積極開拓創(chuàng)新能力便成為我們的重要方向之一．

3) 地震預測困難重重,要充分認識到地下結構的復雜性,更要從更高的科學層面理解地震孕育、 發(fā)生過程的物理本質． 但經(jīng)驗性地震預測方法依然可行,要充分相信建立在科學理論基礎上的對觀測資料詳細研究的結果．

4 結語

從本文所解讀的一些國內外大地震的預報實例來看,地震預測預報并非不可能． 利用地震活動性所進行的一些大地震的中、 長期預測還是對應了實際地震的發(fā)生． 日本的一些大地震中、 長期預測結果對應率較高； 雖然美國帕克菲爾德試驗場地震預報后實際地震發(fā)生的時間滯后了許多,但畢竟地震還是發(fā)生了． 地震中、 長期預測在科學研究和抗震建筑設防方面均有重要意義,但短臨預測與預報在防震減災中具有更重大的意義． 因此,短臨地震預測與預報就顯得格外重要,加強和提高我國地震短臨預報的能力刻不容緩．

我國國土面積大,位于世界兩大地震帶——環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶之間,受太平洋板塊、 印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓,地震斷裂帶十分發(fā)育,是地震多發(fā)國家,這為研究地震實例提供了得天獨厚的條件． 經(jīng)過多年的努力,我國已經(jīng)建立了世界上最為廣泛和密集的地震前兆觀測臺站,現(xiàn)有測震觀測站1303個、 形變觀測站358個、 電磁觀測站294個、 流體觀測站619個,前兆觀測站合計1271個(張曉東等,2011),為我們提供了可持續(xù)研究地震前兆現(xiàn)象的基礎平臺． 在這個平臺上,我們應當珍惜那些雖不成熟但是可貴的經(jīng)驗,珍惜那些雖不完全但包含部分真理的認識,站在前人的肩膀上繼續(xù)前進,不斷開拓新的預測途徑、 方法和理論(梅世蓉,2008)． 只要我們豎立正確的認識觀,認準方向,鍥而不舍地堅持探索,徹底排除“地震不可預測”錯誤觀點的影響,相信我們的短臨地震預測研究會邁上新的臺階．

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Enlightment of the success or failure prediction for some large earthquakes at home and abroad

(EarthquakeAdministrationofShanghaiMunicipality,Shanghai200062,China)

This paper briefly describes the method of earthquake prediction and categories. Since the 1970s are reviewed several important earthquake predictions, especially short-term earthquake prediction practices at home and abroad. This highlights the difficulty of short-term and impending earthquake prediction and the importance of saving lives as well as the urgency of the social demand. This paper attempts to seek out some profitable enlightment through the decipherment of success and failure for the prediction of some large earthquakes (include examples of Haicheng earthquake, Tangshan earthquake, Wenchuan earthquake in China, some Japan’s earthquake predictions, and Parkfield Earthquake Prediction Experiment in USA). From the enlightment we could find that earthquake prediction, especially short-term earthquake prediction, is difficult but not impossible．The fact shows that it exists a lot of possibilities.

earthquake prediction; earthquake precursor; earthquake example; enlightment

10.3969/j.issn.0253-3782.2014.03.015.

國家自然科學基金重大項目(41090292)、 中國地震局星火項目(XH12016)和上海市科委科研計劃項目(12231202700)共同資助.

2012-11-26收到初稿,2013-02-25決定采用修改稿.

e-mail: mqz1234@sina.com

10.3969/j.issn.0253-3782.2014.03.015

P315.7

A

馬欽忠. 2014. 中外幾次重要地震預測與預報結果之啟示. 地震學報, 36(3): 500--513.

Ma Q Z. 2014. Enlightment of the success or failure prediction for some large earthquakes at home and abroad.ActaSeismologicaSinica, 36(3): 500--513. doi:10.3969/j.issn.0253-3782.2014.03.015.

學術討論