本报记者 易蓉蓉

    北京市海淀区民族大学南路5号，在地震发生时成为地震工作者关注的中心——坐落在这里的中国地震局地球物理研究所大楼4楼中国数字地震台站网络监测中心，布设在全国各地的地震监测站会把监测到的信息实时传输到这里。

    7月17日，在中国科学院院士、中国地震局地球物理所名誉所长陈运泰的办公室里，记者问道：“您去过地震现场吗？这对您研究地震有什么触动？”

    陈运泰曾任中国地震学会理事长，主要从事地震学和地球物理学研究，近年把数字地震学引入中国这个地震大国。

    “我们经常与大地震面对面”

    “从学术角度来说，我们这一代地震工作者有其‘得地独厚’之处——有更多的机会与地震面对面。因为中国是一个多地震的国家，从1966年的邢台地震到1976年的唐山大地震，中国几乎每年有一个7级左右的大地震。”

    1956年，陈运泰进入北大就读物理系（6年制），1962年从地球物理系毕业后考上中国科学院地球物理研究所的研究生（4年制），毕业时刚好赶上“文化大革命”开始。1968年8月，陈运泰到天津解放军农场劳动锻炼，直到1970年才回到研究所。

    “文革”十年恰好也是中国大陆地区地震的活跃期。回所后，陈运泰先后去过四川、云南许多地震现场。“1966年2月5日，云南东川发生了6.5级地震。当时，我人在昆明，离东川震中110多公里，摇晃得特别厉害。震后我赶去东川，几天后（2月13日）东川发生了6.2级地震。这是我亲历的正好在极震区的最大的地震。经历地震和没有经历地震完全不一样！经历了，你才会对地震所释放的能量之大、所造成的破坏之巨有感性认识！研究地震为什么会发生、如何发生的动力才会更加强烈！”

    “1974年5月11日，云南昭通发生7.1级地震。主震之后余震不断，山崩地裂，崩裂的大小石块不断从山上滚落下来，一不小心就会被砸个头破血流。震后大雨滂沱，不时会遇到滑坡、泥石流，相当危险。我带领昭通地震考察队在地震区考察了一个多月。一天，我们一个小分队去极震区的一个破坏极严重的村子考察，以前一米多宽的羊肠小道，震得只有一只脚那么宽。我们都贴着里面，每前进一步都要先抓住树根什么的，再试着用劲踩一踩，确认脚底下踏实了才向前迈一步。如果万一掉到悬崖下，没有人能救到。一段300多米的路，我们走了3个小时。云南昭通山区天气变化多端，连着几天瓢泼大雨，有一阵河水都快漫到我们的帐篷了，所有的考察队员都只能站在快没膝盖的水中吃饭。有一次，在一个山谷中考察，大雨滂沱，天昏地暗，我们全身都淋透了，也没法赶回营地，只好去向在开山修水库的解放军工兵求宿，他们热情地留我们住下，安排我们的食宿。就住在堆满炸药和雷管的帐篷里，铺板下垫着一块块砖头似的炸药睡觉。”

    走过悬崖窄路、站在没膝的水中吃饭、枕着炸药睡觉，陈运泰说，后来大家交流感想，公认最惊险的地震考察一幕就是在昭通地震的那次了。

    从1966年邢台地震到1976年唐山地震是中国地震高发的10年，也是中国探索地震预报最富传奇的10年。陈运泰就是在中国频繁的地震中摸爬滚打成长起来的一代中国地震工作者的缩影。

    1970年，陈运泰把研究方向从地球内部结构转向地震震源——研究为什么会发生地震、地震如何发生等问题。陈运泰运用地震波、大地测量、形变和重力等资料，反演并综合研究了邢台、昭通、海城、唐山等大地震的震源过程。这项我国震源研究领域的先驱性工作，获得1978年全国科学大会奖。

    呼吁重视“兴利避害”的地球科学

    “地球物理是一门‘兴利避害’的科学，可以用来搞清楚地球内部结构、勘探资源，为人类谋福利；还可以用来搞清楚自然灾害发生的原因和机理，避免和减轻地震等自然灾害带来的危害。社会的发展急需地球物理人才，不可削弱地球物理人才的培养。”陈运泰呼吁国家与社会重视包括地球物理学在内的地球科学。

    陈运泰还分析说，地球物理学科与别的学科不太一样，地球物理人才不仅要有探索大自然奥秘的纯学术兴趣，更要有为国家与社会解决“兴利避害”难题的高度的社会责任感。“地震是天灾，会给人类带来巨大的生命财产损失，人类急切需要解开这个难题！”

    谈及中国地震研究人才的现状，陈运泰概括说“未必乐观”。“地震工作者需要‘双高’人才——业务素质和人文素质都高：业务素质方面，需要有扎实的物理、数学、化学、天文、地球科学等多学科的综合功底；人文素质方面，要能够耐得住寂寞，坐得住十年、几十年冷板凳，潜心做学问。没有为人民服务的精神，一般很难做到。”

    本报记者 王静

    多数地区缺乏地震“普查”

    据中国地震局的专家介绍，虽然我国建设了先进的数字化地震监测网络，但我国地震科技相关的基础性工作却十分薄弱。关于地震的研究对大陆内部可能产生强震的活动断层“普查”不够，“国情”不清，成为准确分析地震发生的一大障碍。

    有关专家指出，地震是活动断层突发错动的结果。根据推测，我国大陆发育了400条以上有可能产生强震的活动断层，但目前仅对其中的16条大型活动断层开展过1∶5万比例尺的填图与综合研究，仅对约20个大中城市的隐伏断层开展过1∶1万比例尺的详细探测、断层活动性和地震危险性评价。

    在与地震相关的深部构造探测方面，目前穿越我国地震构造区的中高分辨率人工地震勘探资料十分有限，应用数字地震台阵技术获取的深部构造探测成果更少；地震安全性评价所需的多种基础信息，如地表与隐伏活断层展布的三维细结构、运动方式与滑动速率，同震位移量、强震复发行为与复发期，历史与史前强地震的大小与时间、震害分布，地震强地面运动与烈度衰减关系，岩土震害的区域分布，松散沉积盆地的结构与物性，地表各类建筑物、生命线工程的数量与分布，以及人口、经济规模的分布等等，对大多数地区还没有开展普查。

    观测和探测能力仍显不足

    1966年邢台地震后，地震预测预报成为中国地震科学技术的一个主攻方向。此后相当一个时期的发展，实际上是围绕着这一主攻方向展开的。现在，越来越多的专家认识到，预防地震灾害是一个综合性的科学技术问题，需要全面考虑监测预报、震害防御、应急救援等各个环节，其中的每个环节都有特殊的科学技术问题，并且需要从基础研究、应用基础研究、应用研究到技术开发、工程实施进行一整套专业力量配置。我国防震减灾三大体系的建立，对地震科学技术提出了这一新的课题，科技发展要适应这种结构性的战略转变，使各个环节得到平衡发展。

    与此同时，我国地震台网密度仍然偏低，而且分布不均衡，在多地震的西部地区还存在监测的盲区，海底地震观测尚属空白。实际上，我国地震前兆台网密度和综合观测水平较低，前兆流动观测系统建设还处于起步阶段。

    这些资料的缺乏，增大了地震预报的难度。因为，破坏性地震一般发生在地下10～20公里。同时，地震现象本身具有复杂性，破坏性地震又是小概率事件。

    因此，专家们认为，提高观测和探测能力依然是地震科技发展的当务之急。

    [科学时报]

地震科技从土洋结合跨入自动化监测

    [科学时报]

    本报记者 易蓉蓉

地震造成的破坏惨不忍睹 （图片提供Corbis）

    从公元前1831年最早的地震记载开始，我国史书上共记载了近1000次中强级别以上的地震，其中6级以上的破坏性地震达800多次。我国是一个地震多发的国家，不期而至的地震带给人们太多的伤痛——最惨烈的是公元1556年（明嘉靖三十四年）陕西关中发生8级大地震，死亡83万人；最近的记忆是1976年唐山7.8级地震，24万多人死亡，16万多人受伤。在本期专题选题运作时，地震又一次成为人们关注的焦点——2006年7月26日安徽定远发生4.2级地震；7月22日云南昭通市盐津县发生5.1级地震；7月19日和18日，青海玉树分别发生5.0级和5.6级地震；7月4日河北文安发生5.1级地震，震中距离北京市区约110公里，北京有感；7月１７日印尼爪哇岛发生了7.3级强烈地震并引发海啸，１９日再次发生６.２级强震。

    人们质疑，探索多年的地震预报难道无法预测这些地震？

    因为地震的复杂性和不重复性，对地震的预报被视为世界科学难题，甚至国际上很多科学家悲观地认为这道难题无法求解。这道科学难题到底有没有答案？求解难在哪里？《科学时报》记者带着种种疑问采访了中国科学院院士陈运泰、中国地震局分析预报室（现改为中国地震局预测研究所）研究员梅世蓉、中国工程院院士赵文津等专家。

    否定：地震不可能被预报

    大地震是自然界的一种小概率事件；“上天有路，入地无门”，迄今人类尚不能深入到发生地震的地球内部安设仪器、对地震的震源进行直接的观测；地震现象本身的复杂性等因素，使得掌握地震的规律面临很大困难。尽管自从1975年成功预报海城地震后，中国地震监测台网相继对中国大陆28次大地震作出了一定程度的预报，但这相对于大量没有预测的地震简直是微乎其微，以致悲观的情绪曾经弥漫着国际地震学界——地震是不可能被预报的。

    1996年11月在英国伦敦英国皇家天文学会地球物理联合会召开了“地震预报体制评估研讨会”。有来自欧洲、美国、日本的代表参加。后来，卡甘、盖勒和杰克森等3位教授联名在美国Science杂志发表了论文《地震不能预测》，他们认为：在对地震预测进行了近30年的苦心研究以及对各国地震进行预测考察后，得出的结论是：目前不可能在几小时、几天或几周前预测出地震；目前只能做到中长期预测；必须加强基础研究工作。

    肯定：“地震的规律性早晚会被人类认识”

    “地震能否预报？这是科学家关心的学术问题，也是政府和公众十分关切的问题。我的观点是，地震作为一种自然现象，其规律性早晚会被人类认识。一旦认识到地震的规律性，就能够在科学的基础上预报地震。”7月17日，中国科学院院士、中国地震学会原理事长陈运泰在办公室回答了记者的疑问。他解释说，运用科学方法，采用先进的技术手段，人类迟早会认识清楚地震的规律。“只是目前人类的科学与技术水平十分有限，科学家还不具备社会与公众所要求的短期预报和临震预报的水平。”

    陈运泰指出，地震预测难在地震物理过程本身所具有的复杂性和地球内部的“不可入性”（套用一下古希腊人的说法），即人们无法深入到地球内部深处在震源内设置台站、安装观测仪器对地震进行直接的观测。再者，大地震的复发时间比人的寿命、比有现代地震仪器进行观测以来的时间长得多，大地震发生的概率极低，这对科学家依据所掌握的地震观测资料总结经验规律也是一个极大的限制。迄今为止，地震学家仍然只能利用相当稀疏的观测台网在地球表面（顶多也不过是地球浅部）进行观测，用获取的很不完整、很不充足、有时甚至很不精确的资料进行推测和判断，这决定了目前的地震预报远不像气象预报那样准确。

    陈运泰认为，地震预报分为以10年20年为尺度的长期预报、以一两年为尺度的中期预报、以月为尺度的短期预报和以天和小时为尺度的临震预报。“通过对地震活动性的长期观测、地质调查以及深部构造环境的探测，长期预报和中期预报已达到一定水准，比较有把握。然而，长期和中期预报对公众从大地震中逃生没有直接的帮助。对于公众最关心的短期和临震预报，地震学界意见分歧很大。在地震预报的问题上，科学家们只达成这样一个共识：明确地认为所谓“确定性的地震前兆”指的是任何一种在大地震前必无一例外地被观测到的、在大地震前发生的与地震的发生有关联的现象，并且一旦出现这种现象，必无一例外发生大地震。

    陈运泰介绍，地震前自然界出现的与地震孕育有关的现象称为地震前兆。人的感官能直接觉察到地震前兆称为宏观前兆：井水陡涨陡落、变色变味、翻花冒泡、温度升降、动物的习性异常、临震前的地声和地光等。人的感官无法觉察，只有用专门的仪器才能测量到的地震前兆称为微观前兆：前震、地形变异常、重力、地电和地磁的变化等地球物理变化、地下流体的变化。

    找寻：公认的地震前兆到底有哪些？

    对于什么现象是地震前兆，科学界有过长期的探索和激烈的争论。

    自上世纪70年代，前苏联发现地震波纵波和横波的速度比有异常变化，波速比下降后回升就会发生地震。世界各国都研究用波速比来预测地震，不但认为地震预测指日可待，而且认为不久即可像气象预报那样进行日常的地震预报。美国科学院前院长、总统科学顾问弗兰克·普雷斯教授曾积极倡导地震预报研究。后来，深入的研究发现先前“发现”的波速比的异常变化有很多假象，乐观情绪一扫而光。

    陈运泰告诉《科学时报》记者：“上世纪90年代国际地震学与地球内部物理学协会曾组织各国专家对可能的地震前兆作了匿名评估。对全球范围的地震专家包括业余专家声称的很多可能的地震前兆现象，包括观测数据和分析报告，进行了认真客观的评估。但专家们评估来评估去，中选的只有寥寥几个。例如前震，包括作为1975年辽宁海城地震成功预报的重要依据的前震。报告说，前震是一种地震前兆这没有问题，不过，如何在地震之前把它识别分辨出来则仍然是个问题！并非所有的地震都有前震，例如唐山地震就没有前震。还有就是水氡的变化。前苏联塔斯干地震、我国松潘—平武地震前都发现地下水中水氡的含量有异常变化。”

    7月20日，在梅世蓉家中，多年工作在地震预报一线的她为记者介绍了地震学、地形变、地磁、地电、重力、地应力、地下水、动物异常8大常用手段。她在《地震预报究竟有无可能》一文中明确了一些地震前兆。“通过逐个总结与系统研究1966～1976年发生的几个重大地震，对地震前兆与地震预报方法的系统研究、地震预报方法的实用化研究等重大科研项目的攻关，对邢台地震以来的前兆观测资料进行了系统的清理和运用多种排除干扰的方法，经过严格筛选得出一批可靠的前兆现象。这些前兆的变化量远远超过仪器观测误差和噪声水平。如海城地震前的前震活动，唐山地震前唐山地区的地形变异常、重力异常、视电阻率异常等是得到国际同行承认的可靠前兆。这些异常大多是震前发觉，并非全是震后总结得出的。”

    “对筛选出的前兆现象多数不仅进行了统计检验，且对其形成机制开展了一些实验或理论研究，有的是按学科进行，也有按地震进行实验和理论探讨。如地下水位、水氡、地电阻率前兆的机理按学科进行了室内与野外观测实验，对前兆的发生机制提出了一些解释。上世纪90年代以来，围绕唐山地震前兆的多项异常机理进行了理论探讨，从地震孕育模式的角度探讨了各项前兆的综合解释。研究结果表明：过去观测到的一些重要前兆是可以获得统一解释的。”

    1987年7月27日，中国科学院院士陈颙印证了梅世蓉的观点——唐山地震前发现了一些异常，而不全是震后总结得出的。时任中国地震局副局长的陈颙在中央人民广播电台星期天演讲会上指出，“唐山地震是在我国台网密度最大、观测时间最长、专业队伍最集中的地区发生的。当时，国家地震局分析预报室、河北省地震局和原北京地震队的部分同志都曾察觉到京津唐地区孕育着比较大的地震危险，也看到了某些异常，并且积极地落实核查。然而估计的震级偏低，只有大约5～6级，时间也不准。人们在等待更多的震前异常出现，然而前震没有出现，所以唐山7.8级大地震就在没有明显前兆的情况下发作了。”

    中国地震局局长陈建民2006年7月7日在接受央视《新闻会客厅》采访时表示，“在那一段时间，很多从事地震的专业人员，包括科学家和一些行政管理部门都在华北地区观测到一些异常的变化。唐山地震实际上还是有前兆的，派出了很多队伍到现场了解情况、收集资料，但是没想到地震来得这么大、来得这么快。”

    尝试：何不探索别的地震短临预报方法

    地震预报经过多年、多方面的探索，至今仍未突破。近些年来由于一些大地震突然发生在事先未估计到的地区（如前苏联的亚美尼亚地震、日本的阪神地震、美国的洛杉矶地震等），以及一些有明确预测的地震危险区（日本东海、美国帕克菲尔德）又未发生预期地震，促使人们反思现行的一套地震预报体制是否有效。

    “我们这些评审委员实际上把不了关，我们靠什么把关呢？”7月21日，中国地质科学院办公室，中国工程院院士赵文津反问《科学时报》记者，他2002年起被中国地震局聘为中国地震预报评审委员会委员。

    他说：“我们评审委员会委员先听取预报意见，再发表自己的意见，再投票表决。最后中国地震局把一些大地震汇报给国务院。这大概也是没有办法的办法。从某种角度而言，集思广益，避免一家之言，有进步意义。”

    他指出：“专业人员主要依据测震学等常规方法进行地震预报，在全国建立地震监测台站，用地震仪记录地球震动，但多年来进展缓慢。我听一些老专家也说，这些常规方法不大解决问题。需要找出新的路子，需要探索。在地震预报上，我认为没有权威。地震预报方法上不要一枝独秀、一花独放，而要百花齐放！地震地质—地应力、磁偏角和水氡量等很多方法都有一定的道理”。

    赵文津直言不讳：“因为科技评审制度，现在从事测震学体系研究的大多能申请到经费，但研究其他手段的大多很难维持研究。”

    赵文津说：“我认为李四光先生的地震地质—地应力研究是一条有希望的成功之路。当然，要将当年李四光的地表地质思路往深部发展，了解整个地壳甚至地幔的结构，运用系统地质学的层圈相互作用的思想指导开展地球深部观测。还应注意地表观测结果向深部延伸问题，代表性有多大？再就是综合其他方法的结果作综合解释。”

    易蓉蓉

    “地震好像是一盏明灯，它点燃的时间很短，但却照亮了地球的内部，使我们知道在那里发生了什么。”闻名世界的俄罗斯地震学家伽利津用明灯来比喻地震，他认为通过研究地震，可以探明地球的内部构造，了解地球运动的规律，从而造福人类。

    地震到底是怎么孕育、发生的？

    地下的鱼翻身要地震？

    古代人类用丰富的想象描绘地震的产生。我国古代民间流传的传说把地震解释为地底下的大鳖鱼翻身，史书中也有专门描述。12世纪，日本古历书上有“地震虫”的描述。1710年，日本人认为大鲶鱼卧伏在地底下，背负着日本的国土，当鲶鱼发怒时，动一动尾巴和鳍，就造成了地震。

    随着科学的发展，人们对地震的认识从神话中走出。古希腊伊壁鸠鲁认为地震是由于风被封闭在地壳内，结果使地壳分成小块不停地运动，风使大地震动而引起地震。亚里士多德提出，地震是由突然出现的地下风和地下灼热的易燃物体造成。

    平静的地球无时无刻不在震动

    19世纪与20世纪之交，科学家开始深入研究地震波，相继提出“弹性回跳说”、“岩浆冲击说”和“相变说”3种假说。目前比较公认的说法是：由于地球内部不断运动和变化，逐渐积累了巨大的能量，在地壳某些脆弱地带，造成岩石突然发生破裂，或者引发原有断层的错动。地震绝大部分发生在地壳中，极少数发生在地幔中。

    地球表面好像是静止不动的。实际上，地球表面无时无刻不在震动。

    科学家们把地球表面的这种连续不断的震动叫做脉动。造成脉动的原因虽然很多，但都以周期相近、振幅变化不大的波动系列出现。然而有时由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来，以地震波的形式向四面八方传播出去，到地面引起的地动山摇，叫作构造地震。构造地震约占地震总数的90%以上。其次是由火山喷发引起的地震，称为火山地震，约占地震总数的7%。还有岩洞崩塌（陷落地震）、大陨石冲击地面（陨石冲击地震）等。此外，工业爆破、地下核爆炸造成的震动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后改变了地壳内的应力分布，多种人为活动有时也会诱发地震。

    地震波发源的地方叫作震源。震源在地面上的垂直投影叫作震中。震中到震源的深度叫作震源深度（震源深度小于70公里的叫浅源地震，深度在70～300公里的叫中源地震，深度在300～600公里的叫深源地震）。破坏性地震一般是浅源地震，如1976年的唐山地震的震源深度为12公里。

    唐山大地震释放的能量相当于400颗广岛原子弹

    大地震所释放的能量超乎我们的想象，比人类威力最大的爆炸要大好多倍。

    1945年美国在日本广岛投下的原子弹相当于两万吨黄色炸药，而1976年唐山大地震的地震波相当于400颗这样的原子弹。如果换算成电能，唐山大地震所释放的能量相当于12．5万千瓦双轮内冷发电机组连续运转8年的总电能。

    大地震破坏力是相当惊人的，在山区可以震撼山岳，造成山崩，在城市可以摧毁城镇，引发火灾，在海里可以激起海啸，以致远在离震源数千公里外的地方都可能受到影响。有记录的最严重的地震是：1556年我国陕西省关中地震，83万人死亡；1737年印度加尔各答地震，30万人死亡；1923年日本东京地震，至少10万人死亡；1976年我国唐山地震，24万人死亡。2005年印度洋地震引发的海啸遇难或失踪30万人（根据最新统计数据）。

    如果地震发生在人烟稀少的山区，则造成的灾害相对小一些。1950年我国西藏察隅大地震，所释放的能量相当于1000万千瓦的发电站一年的发电量，造成严重的地裂山崩，并引起了大面积的地形变化，但生命财产损失相对而言较小。1959年，美国黄石公园附近发生地震时，突然地面崩塌，把一条公路掀入蒙大拿的赫吉恩湖中，公路突然变得好像是一块陡峻的滑板，28人当场死亡。

    震源浅的地震的破坏力通常比同样大小的震源深的地震大。唐山地震不但大（7.8级），而且震源相当浅，只有12公里，所以破坏尤为严重。

    [科学时报]