知難而上準確預報大地震

據資料顯示，全球每年要發生500萬次地震，絕大多數是人們感覺不到的小地震，大地震相對較少。其中，6級以上強震每年發生10～200次；7級以上大震平均每年18次，達到8級或8級以上的巨大地震每年平均1－2次。

中國是個多地震國家，也是受地震災害最深重的國家。根據上世紀有儀器記錄資料的統計，我國占全球大陸地震的33％，平均每年發生30次5級以上地震；20世紀以來，我國共發生6級以上地震近800次，遍布除貴州、浙江兩省和香港特別行政區以外所有的省、自治區、直轄市。不僅地震頻次高、范圍廣，而且地震強度極大。僅以上世紀六七十年代為例，1966年中國發生了河北邢臺6.8級、7.2級大地震，死傷近5萬人；1976年發生的唐山7.8級大地震，死亡人數達24.2萬之眾。從1966年到1976年的十年間，中國大陸地區共發生了14次7級以上地震，其中12次發生在華北北部和西南的川滇地區，強烈地震給中國人民生命財產和社會發展造成了嚴重的損失。

為什么我國頻繁發生地震

中國位于世界兩大地震帶一環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，用業界的話來講，就是地震斷裂帶十分發育，是地震比較多的國家。從板塊構造上看，我國處在歐亞板塊的東南隅，東南部印度板塊向北推擠，東部地區(臺灣以東地區)受菲律賓海板塊影響向北西方向俯沖，而我國正處在幾大板塊的交接部位，這種大陸型板塊內部地震相對頻發且災害嚴重。此次汶川大地震就發生在中國的南北地震帶上，而我國中西部地區抗震設防標準低，防震能力相對較弱，因此災害損失嚴重。

業界專家表示，我國受印度板塊和太平洋板塊推擠，地震活動比較頻繁。從大的方面講，汶川正處在一個大地震帶一南北地震帶(位于經度100度到105度之間)上，屬于我國的地震密集帶。從小的方面說，汶川又在四川的龍門山地震帶上。因此，這里發生地震的幾率較高。

中國科學院地質與地球物理研究所王二七研究員1979年前曾在青藏高原從事區域地質調查，此后又連續7年(1979～1986年)參加中科院組織的青藏高原科學考察，1986～1998年在西南“三江”地區研究新生代構造，此后一直從事喜馬拉雅山、祁連山、秦嶺和阿爾金山中新生代構造和地貌研究。他認為，“5·12”大地震的震中汶川縣所在的龍門山地區處于青藏高原東緣，是青藏高原與四川盆地的分界線，也是著名的南北地震帶的一個組成部分，不過龍門山是這個地震帶中相對穩定的部分。

所謂南北地震帶，是一條縱穿中國大陸、大致南北方向的地震密集帶，從寧夏經甘肅東部、四川西部，直至云南省。這一地震帶一直受到地震地質學界的關注。歷史上高強度的大地震在這一地震帶頻發，7級以上的地震非常多。1921年發生在寧夏海原的8.6級大地震就發生在這一地震帶上，地震直接和間接導致的死亡人數達24萬之巨。這一地帶之所以頻發大地震是因為它處于兩大構造域之間，即處于太平洋構造域與青藏構造域之間。

王二七說，“依據我們掌握的資料，我認為，地震可能與這一地區的一條大斷裂即‘汶川斷裂’的活動有關。一些研究，其中包括我的學生樊春和我的合作研究早就發現該斷裂及北東向延伸的青川斷裂具有右行走滑的歷史。”此次地震發生在青藏高原的東邊界，這是一個重要地質和地貌分界線。青藏高原是世界公認的研究大陸構造的天然實驗室，國內外地質學家提出了種種構造模式試圖闡明和揭示其運動學特征和規律，但是存在很大的爭議。由于這些模式都涉及到龍門山，因此，這次地震揭示出的龍門山的斷裂作用和地殼運動特征可以為檢驗這些模式提供重要的依據。

地震可按照震源深度分為淺源地震、中源地震和深源地震。淺源地震大多發生在地表以下30公里深度以上的范圍內，而深源地震最深的可以達到650公里左右。其中，淺源地震的發震頻率高，占地震總數的70％以上，所釋放的地震能占總釋放能量的85％，是地震災害的主要制造者，對人類影響最大。這次汶川發生的地震是我國大陸內部地震，屬于淺源地震，波及范圍廣，其破壞力度較大。

王二七說，此次汶川地震屬于淺源地震，震源位于地下10～20公里，因此其破壞力相當大，對地面的破壞會非常嚴重。但是，“到底是什么樣的構造運動造成這個地震，待我國地震部門正式發布震源機制解析之后將會有定論?！?/p>

王二七5月初剛剛從野外途徑汶川縣返京。他說，汶川是一個很美麗和安靜的城市，當地居民許多是羌族人，縣城人口不多，但是很集中。由于當地多產石頭，羌族人有用石頭壘筑房子的傳統。由于龍門山地震帶本身長期以來并不是很活躍，所以汶川的民居建筑對防震的考慮可能不是很多。川西最大的河流岷江從汶川縣流過，岷江的出口就是著名的水利工程都江堰，現在都江堰北面的岷江中游修了很多的梯級電站與涵洞，“這次地震無疑會對這些住房和工程造成損失。”

為什么難以準確預報地震

準確預警可能發生的地震，包括兩個密切相聯的環節，即地震預測和地震預報。地震預測是根據所認識的地震發生規律，用科學方法對未來地震發生的時間、地點和強度做預先估計。地震預報則是在具備一定可靠程度的前提下，由權威部門把地震預測的意見向公眾宣布。有實用價值的地震預報必須同時報出時間、地點和強度。地震預測是二戰結束后開展的探索性研究項目，特別是中、短期或臨震前的預測至今還處于探索階段，遠沒有到可以實用的程度。

地震預測的科學前提，是認識地震孕育和發生的物理過程，包括地球介質的物理、力學性質等方面的異常變化。但人類對地震成因和地震發生的規律還知之甚少，這主要是由于地震是宏觀自然界中大規模的深層變動過程，其影響因素過于復雜，有眾多未知因素存在。人們所能做的是在地面上觀測某些物理量如地震波等，但這種觀測通常是非常不完善的。在地表所能觀測到的物理量異常變化，是否與地震的發生真正相關往往不能確定。

中國地震局地質研究所副所長徐錫偉研究員指出，“準確地預報地震是一個世界性難題，到目前為止，還沒有哪一個國家真正找到了在地震發生前與地震的發生有必然聯系的前兆性的東西。我國對地震的預測預報也沒有突破這個瓶頸，還需要我們花時間、花大力氣去研究。”

中國地震預測研究所研究員張國民認為，準確預報地震，之所以難，主要是因為：第一，地震過程的復雜性；第二，地殼深部的不可入性；第三，地震事件的小概率性。

首先，地震是地殼構造運動的產物，但是在地底下，地殼分布到底是什么樣的情況，構造活動的性質、強度，我們現在知之甚少。我們對于地震發生的規律的認識非常少，認知程度非常低，這種情況下，我們缺乏對地震規律和地震機理的認識，大大限制了我們對地震的預測能力。

其次，地震發生在地下十幾、二十幾公里的深度上，我們現在人類還不能把儀器設置到地下深部進行探源，限制了我們對地震過程的監測。我們現在只能是在地表面設一些臺站，現在數量也有限，密度也相對比較低，跟地底下的聯系只是一些經驗性的推測。用這樣一個過程去研究和預測地底下地震的過程來說，無論是從理論上、方法上還是技術上都有很大的難度。

第三，地震是個小概率事件。地震本身比較多，但是對于每一個地區來說是幾百年一遇甚至是千年一遇，限制了我們對地震觀測的資料積累，而且不同地區還不一樣。所以這些科學難度決定了我們地震預測的科學水平還非常低。各個國家都把地震預測作為一個科學探索。研究地底下到底是什么結構，如何進行地震過程觀測，等等。設置一些實驗場，取得一些經驗后，上升為理論，慢慢解決地震預報的問題。我們采取了邊觀測、邊研究、邊預報的辦法，我們把地震預報作為一個任務，作為一個國家任務來對待。

加強研究和預報是當務之急

預報地震雖然難度大，但并不等于說人類在地震災害面前無所作為。加強研究的力度，全民動員，多管齊下，進行科學準確的預報是國家乃至世界的當務之急，也是全民乃至全人類之福。

目前地震預測研究有三種不同的思路：一是從地質結構上判斷地震。地震發生在地殼中上層，研究已發生的大地震的地質構造特點，有助于今后判定何處具備發生大地震的地質背景。但有些地震發生前，其地質構造往往不明朗，震后才發現有某個斷層，才認為與地震有關。二是從統計概率中推算地震。對過去已發生的地震，運用統計方法，從中發現地震發生的規律，特別是時間序列的規律，根據過去推測未來。此種方法把地震問題歸結為數學問題，因需要對大量地震資料作統計，研究的區域往往過大，所以判定地震的地點有困難，而且概率推算很難準確。三是從“異象”中得出地震先兆。觀測地球物理場的各種參數，以及地下水甚至某些動植物等的異常變化(稱為“異象”)，可能找到有用的地震前兆。地震前兆研究中的最大困難是，觀測中常遇到各種天然的和人為的干擾，而所謂的前兆與地震的對應往往是經驗性的，還沒有找到一種普遍適用的可靠前兆。幾乎每次地震發生后，都有人說感覺到了地震前的“異象”，但這只能是“事后諸葛亮了”。

這三種思路都不能有效地解決地震預測問題。實際采取的是綜合的辦法，把三種不同思路所得數據放在一起對比參照，努力對未來的地震活動作出估計。由此可見，預測地震決不是常人想象的那么簡單。只有能夠做到時間、地點和震級的準確，預測才是有實用性的。而只有在這種預測基礎上，政府權威部門才會向公眾發出地震預報以及時避險。

據地震專家介紹，與世界各國一樣，我國當前的地震預報尚處于探索階段，而且與美國、日本等先進國家相比，我國在地震觀測技術的先進性方面，在地震預報的基礎理論研究方面尚有一定的差距。我國在地震震例資料和現場預報經驗的積累方面具有一定優勢，頻繁發生的5級以上的(即中強以上)地震為科技人員提供了較多的試驗預報的實踐機會?！皬目傮w上看，我國在中長期的研究方面具有一定實力，但在短臨預報方面‘臨門一腳’的功夫還很弱?！?/p>

中國地震局專家羅灼禮介紹說，地震預報通常分為四個階段，即長期、中期、短期和臨震預報。其中，人們最需要的是短期和，臨震預報。長期預報是指幾十年，甚至更長時間的預報，主要是對于一個地區長期的地震危險性，對建筑物等方面采取防震抗震措施，這是很重要的。對于長期預報，現在目前的方法，對地震危險性的判定主要方法還是統計上的方法。對于中期預報，也就是數年到幾個月的預報。短期預報是指一兩個月，臨震預報是指幾天以內。由于大地震發生的概率都是很低的，所以對于中期預報和短、臨震預報主要不是從統計上來考慮，而是主要依靠對地震前兆的觀測和判斷。中期和短期預報，還有臨震預報，地震是有前兆的，但是由于地震前兆的復雜性，應該說準確預測是很困難的。因為有些地震的前兆異常比較明顯，也有一些地震的前兆異常不明顯。對于有明顯前兆異常的地震，與有前震的地震，相對來說預報困難小一些，而對于那些前兆異常不多的，出現比較晚的這一類的地震，預報起來就很困難。

經過幾十年的工作，我國在地震研究和預測方面積累了很多資料。為了捕捉地震，建立了臺站，通過積累一個個的震例，總結經驗，然后把這些經驗上升為理論。同時，通過基礎的研究、探測逐步形成對地震科學理論、科學規律方面的一些認識。

據專家介紹，目前我國的地震監測系統是1966年河北邢臺大地震之后，以邢臺地震現場為發源地，在全國范圍內逐步發展起來的。到上世紀90年代初，在我國大陸建立了規模宏大的地震觀測系統，這個系統包括地震學、地磁、地電、重力、地殼形變、應力應變、地下水動態、水化學、地熱、電磁波等學科的地震監測臺網。其中包括400多個測震臺站、20個區域遙測臺網、1700多項地震前兆觀測。此外還有流動重力、地磁和形變觀測，測量總線路長度達15萬千米。這個系統覆蓋面之廣、方法手段之多、建設規模之大，都是世界少有的。它不僅為地震科學研究乃至地球科學的發展提供了大量寶貴的基礎資料，而且為我國地震預報的發展打下了重要基礎。

中國地震局地質研究所副所長徐錫偉介紹說，我國的監測網絡大體有三級：國家級地震臺網和前兆臺網，對地震、地下水、電磁、重力、地溫等進行監測，還有GPS觀測網。目前正在試驗的大氣層電磁異常使用衛星接收站、衛星熱紅外分析等技術手段對大氣層電磁的異常變化進行分析；省區市一級的地震臺網，主要是根據地震活動的強弱進行分布，加密對地震帶、高頻發區的監測，是對國家臺網的一種補充。第三種是為重大工程如三峽水庫建設的局域性地震臺網。而“具有中國特色的群測群防，更是我國人民在長期實踐中總結出來的、相對有效的收集有用信息的渠道，可以幫助有關部門進行判斷和預測?！?/p>

中國地震預測研究所研究員張國民認為，目前的水平下，我們還只能是在某些有利的條件下對某種類型的地震作出一定程度預報的可能。

在地震前兆研究上下功夫

從古到今的記載，大部分大地震之前有動物異常的記載，有些專家也做過這方面的研究。地震到來之前，其實動物要比人類有先知先覺。在地震發生之前數星期或數個月，有些動物會出現一些怪異現象，如：信鴿迷失方向、豬互相嘶咬、耕牛掀翻牛棚、老鼠白天在馬路上亂竄、犬狗整天吠叫等等。這是因為一些動物的聽覺大大優于人類的聽覺。我們的耳朵只能聽見音頻為1～4千次/8的聲波。而貓、狗和狐貍卻能聽到高于6千次/s的音頻。至于老鼠、蝙蝠、鯨魚和海豚，可以發射和接收音頻超過10千次/s的超聲波。除了超聲波，它們還能傳感音頻100次/s或不到100次/s的次聲波。次聲波不僅我們的耳朵聽不出來，就是地震儀器也極少可能把它測定出來。

奇怪的是，信鴿居然能夠測定低至每分鐘只有3次的聲波。因此，它能遙感得出數百公里之外雷電和洋底海嘯的聲波。魚類對于微弱的震動，具有高度的敏感性，原因是它們的胸腹兩側都長滿側腺，這是一種特殊的傳感系統。

爬行動物“蛇”能覺察地震，是因為它們能夠嗅出地震前，地下所釋放出來的碳氫化合物的氣息。狗之所以能以吠叫預報地震，是能聽見地震開始時所發射出來的超聲波。

事實上，在一次大地震發生之前，還有很多我們人類感覺不到或肉眼看不到的一些物理變化，比如地電場的變化、地面形變的變化等等。這些就需要通過我們用儀器來觀測。這些都是微觀層面上的異常變化。地震本身一些特性如地震波等的變化也可以作為一次大地震孕育之前的預兆。這些都是地震研究要非常仔細觀察的，同時也是做地震預報的基礎。

地震能引起電磁場的變化。一般認為磁場變化的原因有兩個，一是地震前巖石在地應力作用下出現“壓磁效應”，從而引起地磁場局部變化；二是地應力使巖石被壓縮或拉伸，引起電阻率變化，使電磁場有相應的局部變化。巖石溫度的改變也能使巖石電磁性質改變。唐山地震前兩天，距唐山200多公里的延慶縣測雨雷達站和空軍雷達站，都連續收到來自京、津、唐上空的一種奇異的電磁波。因此，觀測電磁場的變化也成為預報地震的主要手段之一。

地震前磁場變化，很早就被人們注意到了。1855年，在日本江戶鬧市區有一位開眼鏡鋪的商人，他用長5日尺(1日尺等于30.3厘米)的一個馬蹄鐵，在馬蹄鐵上面粘滿鐵釘，用此來招引顧客。但是，在1855年江戶大地震發生的當天，吸到磁鐵上的鐵釘及其他鐵制商品，突然掉落在地，使他大為驚愕。時過兩小時，一次破壞性大地震發生了、震撼了整個市區。地震過后，發現那塊磁鐵又恢復了往日的吸鐵功能。1872年12月15日印度發生地震前，巴西里亞至倫敦的電報線上出現了異常電流。1930年日本北伊豆地震時，電流計也記到了海底電線上的異常電流。

類似的事件，在我們國家也曾多次出現。1970年1月5日，在云南通海發生7.8級大地震。震前，震中區有些人在收聽中央人民廣播電臺的廣播，忽然發現收音機音量減小，聲音嘈雜不清，特別是在震前幾分鐘，播音干脆中斷。再如，1973年2月6日四川爐霍7.9級地震之前，縣廣播站的人發現，在震前5-30分鐘，收音機雜音很大，無法調試，接著發生了大地震。

利用地震云預報地震也在研究中。地震云有幾十年的歷史，我們國內也有人在追蹤這個事情。利用地震云來預測地震是日本的一位專家提出來的，也是他發現的。以“地震云”預測地震確實有過先例。據資料顯示，1948年6月27日，有位日本人發現奈良市上空出現“地震云”，他斷定有地震發生。第二天在日本福井，果然發生7.3級大地震。1976年，我國唐山地震前夕，也有人發現“地震云”。

地震工作者認為，地震即將發生時，因地熱聚集于地震帶，或因地震帶巖石受強烈應力作用發生激烈摩擦而產生大量熱量，這些熱量從地表面逸出，使空氣增溫產生上升氣流，在高空形成地震云，云的尾端指向地震發生處。但有人表示，地震云的必然性尚缺乏實驗數據，也可能是巧合。

地震專家張少泉教授表示，地震云是地震研究領域很有爭議的一個問題。對于“天上的云彩和地下的地震到底有什么關系”，不同的國內外專家都有不同的說法。張少泉認為，地震云作為一個問題的探討是可以的，但是天上的云彩和地下的地震的關系，目前還沒有得到統計上的確切結論，在實驗和理論上也沒有一個明確的答案。