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  地震研究: 在反思中前进--赵文津院士谈地震预报
   
             作者:       文章来源:中国地质科学院网站      点击数:18318      更新时间:2011-03-31
   
 

日本大地震恐怖画面给人们的视觉带来了强大的冲击,在震惊之余人们想到的自然是地震到底能不能预测这一问题。地震到底能不能预测?我们应该以什么样的态度来对待地震预报问题,早在2008512汶川地震之后赵文津院士就发表过很多文章。这次的日本大地震之后我们找到赵院士请他发表一些看法,赵院士表示,他还在收集有关资料,等经过一些研究之后再发表看法。现在我们将2009519国土资源报记者专访他的文章刊载于此以飨读者--(编者)

地震预报是个世界性难题,目前并没有一套经得起推敲的办法,但这并不意味着畏难和放弃。我们要重视自己的成功经验,也要冷静客观地反思失败的教训,在不断探索中取得进步。中国人应当有志气解决好地震预报问题,减少人民在地震劫难中遭受的痛苦。

人类真的无法预报地震吗?

2008512,刚刚从中国地质科学院举办的汶川地震学术报告会上完成了一场专题报告,满头银丝的赵文津院士稍显疲惫,然而,当再次面对地震预报这一话题时,他又变得激情四溢,锋芒毕露。

话题从汶川特大地震的失报开始。

汶川地震后,各种舆论铺天盖地,其中,两个对地震预报的科学言论让赵文津印象深刻——一个是目前地震是不能预报的;另一个是汶川地震没有前兆

赵文津告诉记者,前者来自国际地震界地震无法预测大的学术环境,后者则是中国地震局的声音。1997年,KoganGellerJackson三位教授联名在《Science》发表了一篇名为《地震无法预测》的论文,有代表性地抛出了一种弥漫于国际地震科学界的悲观论调:地震是无法预测的,人们应该打消在几个小时、几天或几个月前预测到地震的希望,从事这方面的研究工作是毫无希望的。

事实的确如此吗?

他们强调的无非是地震预报的三大障碍——地球内部是不可入的、地震孕育是复杂的、地震是小概率事件。的确,在现阶段人类十分有限的科学与技术水平条件下,地震预报被称为世界性的科学难题,但这并不等于地震不能预报,更不能认为地震研究是徒劳的。地震和任何一个自然现象一样,都是可以逐步认识的。一旦认识地震的规律性,就能够在科学的基础上预报地震。赵文津说。

1975247.3级的海城地震,被不少人认为是中国在地震预报领域的一次成功实践。据统计,海城地震死亡2041人,占震区总人口的0.02%,经济损失约8.1亿元。地震出版社1982年出版的《一九七五年海城地震》称,如无预报,人员伤亡将达到15万人左右,经济损失将超过50亿元。

在汶川附近的松潘,也曾有成功预报地震的例子。197681623日,松潘、平武之间三个大震连发,先是7.2级,之后又是6.7级和7.2级地震。由于震前已有预报,采取了人员撤离的措施,仅伤亡800余人,其中轻伤600余人,而且多数是由震后泥石流、山崩、滚石等次生地质灾害所致。赵文津说,松潘地震前,研究人员预测此次地震将出现在龙门山断裂上,结果真正的发震地点与预测稍有偏差——在龙门山断裂带附近的虎牙断裂上。尽管如此,松潘地震预报仍然被认为是成功的,因为在当时的科研条件下能有这样的准确度已经相当不易,而且起到了作用。这一成功经验十分宝贵。

地震预报分为以1020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。他告诉记者,在我国,通过对地震活动的长期观测、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。但问题是长期和中期预报对公众从大地震中逃生没有直接的帮助,只有提高短期和临震预报的准确性,才能真正达到防灾减灾、降低损失的目标。这就要重点研究地震前兆。

那么,大地震到底有没有临震前兆?

地震局曾如此总结:“1966年至2007年我们比较好地预报了246级以上地震,在多数地震短临预报中,宏观异常都是重要依据之一。对于那些没有预报的6级以上地震,震后总结中也有相当一部分临震前出现了比较多的宏观异常。

松潘地震前,宏观地震前兆曾沿着龙门山构造带大量出现,在当年的6月至814,出现电阻率、地下水位、水氡、地磁及动物习性等明显异常多达1000多起,以地光、火球、地下水为代表的宏观异常沿断裂带出现了三次高潮。

去年的汶川地震也是有大量前兆的。早在2007年下半年,汶川地区已出现了一些典型的宏观前兆现象:如汶川地倾斜、绵竹水位、松潘水氡、道孚水温等以及郫县的电阻率异常等,而且这些典型的宏观前兆异常还在持续发展中。一个实例很能说明问题。赵文津讲述了地震局反思中提到的一些内容:2008327什邡市马井镇万春社区发现浅井水异常,出现青霉素味道,井水泡茶后茶水变黑。德阳市地震局多次派人到现场核实和取样做水质分析,排除了存在干扰的可能,认为很可能是地震异常。地震局在震后进行的现场调查结果也确定,在汶川地震发生前两天内有多达500多起宏观地震前兆现象。它们与松潘地震的前兆异常是类似的。可惜的是,这些宏观异常没有得到有关部门的重视和收集,并用于判断地震的来临。更让人匪夷所思的是,汶川地区有完整的前兆台网,却不知为什么震前113天观测一次未见异常,就再未观测第二次,如果多有几次监测情况可能会大不同。赵文津的语气中透露着遗憾。

在地震预报的问题上,首先要解决的就是思想认识问题,要从哲学认识论上弄通,即对地震发生机制及预报问题,人们的认识总会不断深化的,事物是可认识的;再就是,我们有责任去解决它!

仅仅是GPS惹的祸?

龙门山断裂带曾经一度进入国家中长期的地震监测规划中,然而,就在汶川地震震前宏观地震前兆异常密集出现的2008年,中国地震局却放弃了对汶川地区的监测。原因何在?这就要谈到过分迷信’GPS观测结果的问题——研究者通过长期地震活动性分析,判断这一地区在2008年及之后的几年将是地震平静期,仍处于地震低潮

近些年来,地震部门对GPS结果比较重视,并作为地震预报的主要手段。从2002年以来一些专家对GPS观测结果的断言令人记忆犹新:虽然GPS观测结果表明松潘甘孜地块在向东运动,且与四川地块之间有(6.7±3.0)mm/a速度差,但认为高原东侧发生了顺时针的转动,而将应力应变化解掉了,不会形成应变能的积累。通过在一定假设的条件下的计算,他们得到了水平剪切应变最大的地方——汶川西部的鲜水河断裂带。于是,专家们的目光被锁定在鲜水河断裂带上,汶川地区的一切宏观前兆现象的观测被排除在外!要知道,汶川地段与鲜水河断裂带这是两个地段,怎么会肯定这一地段而否定另一地段的问题呢?。赵文津说,中国地震学会地震观测技术专业委员会委员池顺良等200823月间在这一带进行体应变测量时,发现异常后,要求加强监测,未受重视;有多个专业和业余地震预报科技人员提出一些预报意见,也未得到有关部门的回应和采取措施。这些忽略,应当说是与确定以鲜水河断裂带为重点监测区中国无大震的思想直接有关。

形变观测的结果只能作为地震预报的参考指标之一,完全倚赖GPS观测结果来预报地震依据并不充分。赵文津引用了地震预测研究所研究员张国民提到的两个例子来说明这一点。1995117日本阪神地震前,虽然在日本有密集的GPS观测网,但并没有观测到显著的形变异常。与此形成鲜明对比的是,美国圣安德列斯断层上的帕尔姆地区,1959年到1974年,虽然水准观测到最大达35厘米的地面隆起异常,但是至今没有发生显著地震。中国地震局地质研究所所长张培震主持的2003年国家新立项目《国家地震减灾科学计划》包括四个课题:地壳变形观测与活动构造调查;深部结构和孕震环境探测;地震数值预测的试验研究;地震成灾机理与减灾技术。除第二个课题之外,它强调以构造变形与地震的关系为切入点,即以GPS观测成果为基础的应变应力分析,综合研究地震孕育和发生的物理过程,就是要以GPS观测成果为基础的应变应力分析综合研究地震孕育和发生的物理过程,技术路线十分明确。我的观点是,在地球介质极不均匀的情况下,应力与应变关系很复杂,很难从GPS观测成果直接联系到应力的大小和方向,更难以依据形变大小来预报地震是否要发生。汶川地震预报的失败再一次说明利用GPS结果的局限性,我们的地震预报研究再不能继续沿着这一条思路走下去了!赵文津说。

此外,地震局对地震活动性,即大震前的小震活动十分钟情,要知道许多大震是无前震的。用目前他们十分推崇的M-t曲线推测震情与用前震作临震预报均缺乏根据。

在谈地震预报时,我们绝对不应该忘记一个人——中国第一代地质与地震学家李四光!赵文津强调,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!

地震本身就是地壳在地应力作用下发生的现象。李四光认为,用测震学方法攻克地震预报很难,因为地壳破裂或滑动以后,才会发生地震并产生地震波,才能为地震仪所记录到。他在《谈论地震预报问题》中强调,一要调查研究地下发震层以上地层岩层的力学性质及破裂强度;二是要抓地应力场及其变化,并研究两者的关系。这应是探索解决地震预报问题的基本途径。要说明的是,地应力增加导致地震发生,这一过程并不是一个平稳的过程,可能因潮汐作用,或异地地震的触发作用而引起的。因而,地应力既要关注地块所受到的稳定的外力作用,也要注意各块体内不同地段有无其他来源的外力作用。

李四光的研究思想及成果不应该被遗忘,应该对它作系统、全面的研究发展。当然,科学是不断进步的,如今,我们还要将当年李四光的地表地质调查思路往深部发展,了解整个地壳甚至上地幔的结构,运用系统论,以地球各层圈相互作用的思想为指导,开展地球深部观测,并综合其他方法的结果作综合解释。赵文津说,地震研究,决不能就地震论地震——不将地震的发生与当地的地震地质条件和地壳受力情况联系起来作分析。如果地震预报研究离开了对地质体的岩石力学性质分析,则只会离科学越走越远。

中国科学院院士马瑾在一次内部报告中指出,预报意见的根据往往是罗列现象,含糊其词,缺乏认真的物理分析。赵文津建议,为了改进地震预报工作,必须研究地震发生的机制,并据此明确开展临震预报的基本科学思路。对宏观地震前兆现象,也要联系地震发生机理加以深化和扩展。他具体谈到了4点:要加强地表和深部地震地质调查;要重视地应力数据的采集和分析,积累地壳形变与地震发生的关系;要研究地应力在地块内和地块间或构造带内各断层之间转移的规律,实地追索地应力的变化;要研究岩层变形及挤压破裂过程中伴生的地球物理及地球化学现象,开发其探测方法,以进行地震预报;应在重点地震地区建立若干个试验区,把地震发生机理研究与地震监测预报工作结合起来。

地震研究何时挣脱体制之囿?

赵文津引述了这样一件事例。

2008512下午两点多,四川省绵竹市土门镇地震预报员雷兴和去川39观测井查看时,发现井房边上养鱼池中池水翻滚,大量的鱼跳出水面,雷兴和凭借多年的测报经验,立即大喊地震了,快跑啊!随即,向阳村580多人跑出屋外,紧接着汶川地震就发生了。向阳村多数房屋倒塌,却无一人伤亡。

与数万名地震中罹难的民众相比,向阳村的80多名村民是何其幸也!

雷兴和犯法了!他违反了《中华人民共和国防震减灾法》,没有按规定逐级上报,再由相关部门按程序发布。

《中华人民共和国防震减灾法》第十六条规定:国家对地震预报实行统一发布制度。地震短期预报和临震预报,由省、自治区、直辖市人民政府按照国务院规定的程序发布。任何单位或者从事地震工作的专业人员关于短期地震预测或者临震预测的意见,应当报国务院地震行政主管部门或者县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构按照前款规定处理,不得擅自向社会扩散。在我国,地震预报的发布权在政府。属于地震系统的任何一级行政单位、研究单位、观测台站、科学家和任何个人,都无权发布有关地震预报的消息。

这样的法律条款非常必要,因为如果没有约束,任何人都能随意地发布地震预报信息,那社会必将陷入混乱。我们绝不是说雷兴和的做法有问题,正是他,以多年的专业经验挽救了一个村的生命。与之相对应的是,汶川地震前,有那么多的异常出现,但不是没有引起有关部门重视,就是不知在那个环节被随意地压制或曲解了。事实敲响了警钟:按规定逐级上报的程序没有错,但在许多地方,渠道并不畅通。而且,瞬发地震的来临与逐级上报的规定很不不协调。赵文津说。

相似的还有发生在30多年前的青龙奇迹。在1976年的唐山大地震中,距唐山市仅115公里的河北省青龙县因提前进行人员疏散,倒塌损坏房屋18万间而无一人伤亡,原因就在于当年的县委书记冉广歧顶着摘乌纱帽的风险拍了板,向全县预告灾情,并进行了防震部署也许有人会说,这些事件都带有一定的偶然性,但在这样的危机关头,能够多几个偶然对地震区的老百姓来说太重要了!我们已经到了必须反思的时候,只有反思才能进步,如果再不从大灾中吸取教训,那就真的没希望了!

现阶段地震预报风险性很大,但又不能不报,决策人责任大,压力大,而决策人及时作出决定又是防灾减灾的关键所在。应研究如何使领导者敢于及时作决定,敢于承担必要责任。这方面唐山大地震的失败与青龙县领导的成功经验都是非常宝贵的,应很好地加以总结,不能再讳疾忌医了!

再回来说地震预报研究的问题。

以预防为主,专群结合、土洋结合、多路探索是周总理定的研究方针,现在也是对的,应当继续坚持下去。中国的国土面积太大,各地区构造和动力学条件差异很大,需要大量的跨学科、跨领域的专家学者,也需要了解当地情况的土专家。当地群众对本区地震活动规律有切身地感受,这些朴素的感受非常宝贵,是专业队伍的重要补充。对他们的工作不能轻视,更不能忽视,应主动去做好这件事,发动地方中学老师和广大志愿者群众的参与。汶川特大地震吸引了一批各行各业的科技专家,自筹资金、自制仪器设备开展观测,探索地震预报问题,他们勇于探索科学难题的精神,值得人们尊敬,国家有关部门应予重视,并将它们组织起来,给予帮助和指导,并纳入总的规划之中。走多条技术路线,思想就会开阔多了。从这个路走下去,地震预报就有希望解决。赵文津强调。

赵文津直言不讳地表示,中国地震研究存在着管理体制方面的问题。在美国,地震研究职能归地质调查局,英国也是如此,而中国就把地质与地震割裂开来。地震局主要负责研究地震灾害,国土资源部的一部分职能是调查地质灾害,而许多地质灾害如滑坡、泥石流,不仅与气象有关,更重要的是与地震关系密切。研究这些问题不能从局部着眼,不能就事论事,否则,永远也弄不懂。地震预报研究是一个大系统工程,可现在,由于部门分隔、学科分隔,人为地将统一的地壳活动自然现象分隔开来研究,工作重复作,而数据又不能共享,经费要多花上很多,成效很难提高。

对此,他建议中国地震局除按照自己原定规划开展工作外,也应发挥国土资源部、国家测绘局、教育部、中国科学院、民政部等部门各自的业务专长,群策群力,共同攻关。地震预报研究,要多学科、多部门集思广益,要多路探索,一家一业独搞是很难胜任的,也是最不可取的。赵文津说。

   
 
文章录入:张梅    责任编辑:刘学清    
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