汶川地震,曾讓中科院地質與地球物理研究所研究員秦四清認為,地震預測不可能實現。
當時,這個研究所的研究員們在從北京去汶川的途中,一直在討論“地震預測的可能性”- - -面對這場巨震,原有的地震預測方法難有作為,理論基礎是否要調整?研究路徑是否要轉換?疑問重重。
5年后的今天,秦四清和他的團隊,為地震預測研究選定了一個方向:研究巖石破裂演化過程。
“地震學起初就是從‘破裂’開始的,但沒有結果,又轉向電磁領域。現在我算是又回到了最初的原點。”他告訴《瞭望東方周刊》。
汶川地震后,有輿論指責地震預測投入不足。在秦四清看來,這其實是因為國家地震部門對于地震預測的研究思路并不夠集中、清晰。
國際地震預測預報領域的主流研究方向有三:經驗預測、統計預測和物理預測。在中國,唐山大地震后對于地震預測還存有信心,國家也啟動了很多相關的科技攻關計劃,特別是“八五”攻關、“九五”攻關期間,地震研究方向偏重統計預測領域,包括條件概率法、強余震序列等。
在新疆,一度使用這些地震預測方法,有幾次曾獲成功。而汶川地震發生后,這些預測方法被證明失效,地震預測研究再度陷入迷茫。也有一些轉向物理預測的努力,但還在探索中。
秦四清告訴本刊記者,地震預測需要的方法,不是僅僅針對某一次地震,而應是具有普適性的方法和理論,且可被重復檢驗。
“過去我們認為強震不能預測,不是手段不夠- - -從現有技術的成熟度而言,包括跟蹤監測手段等,已經可以進行地震預測;而是因為缺乏對地震發生機制本質規律的認識,導致難以實現。”他說。
秦四清的研究領域原本是崩塌、滑坡和泥石流,2009年7月,在研究滑坡問題,以鎖固理論進行崩滑災害預測驗證時,他靈光乍現:解決滑坡預測問題的鎖固理論方法,是否也適用于地震預測?
“地震像室內巖樣加載破裂過程一樣,在巖石變形到膨脹點時,微破裂會向未來的主破裂面叢集,出現震群。震群是唯一的大地震活動性前兆,建立了震群與未來大震的力學聯系,大震預測也就可能迎刃而解了。”秦四清說。
他隨即找來地震案例,驗證這一思路。
秦四清解釋說,地震源自于沿斷層的滑動,斷層的運動模式和相關的地震活動性,受斷層中一個或多個鎖固段控制- - -所謂“鎖固段”,通俗地說就是一塊又大又硬的石頭,存在于兩盤斷層之中。隨著斷層的滑動,這個“大石頭”會突然斷裂,釋放出能量,大地震隨即發生。
“斷裂”之前存在一個強度點,地震預測所追求的就是,找到這個強度點。
秦四清說,通過他的“孕震斷層多鎖固段脆性破裂”方法,能找到大震前發生的一個事件,即前兆,這是鎖固體變形達到的膨脹點。通過建立膨脹點和強度點之間存在的力學關系,可預測地震。在多個鎖固的情形下,建立的這種聯系可以表達為指數律關系。
結果,通過相當數量的地震案例檢驗,秦四清發現這一指數律均能可靠地應用于中等強度預震和主震的預測。他說這意味著他的方法適用于地震預測。
到此階段,只是驗證了方法。要進行實測,還要解決很多問題。首要的是孕震時空區域的范圍劃定。摸索到2010年8月,孕震時空區域劃定的方法逐漸清晰。
秦四清所說的“孕震時空區域”,是依據活動斷裂和能量守恒定律劃分的,與已知的地震帶、斷裂帶有重合,但劃分依據不同。
他發現:各個地震區是相互獨立的,每個地震區各自孕育自己的地震。這個基礎,對于地震預測至關重要。
“按照這一孕震斷層多鎖固段脆性破裂方法,以后在中國境內,包括中緬邊境以及中國與吉爾吉斯斯坦等國家邊境地區,6. 5級以上的地震都有可能進行預測。”秦四清告訴本刊記者,這些區域的地震地質資料較詳盡,歷史上長期以來的地質目錄記載都較完備。
不過他也強調,低于6. 5級的地震還是不好預測,因為中小級地震難尋規律,但大震是有規律的。他的研究方法目前還無法實現短臨預測,只能預知某個地區在一到兩年間是否會發生地震。若想縮小時間范圍,須與地震部門深度合作,地震部門掌握更多先兆信息。
業內對于秦四清的地震預測方法存在不少質疑,而他的研究基本沒有單獨申請過課題經費,以成本低廉的方式,依據現有的監測數據進行分析。他說,還需要經過一段過程,通過更多個案去驗證。
秦四清的地震預測研究更像是單打獨斗,盡管距離其辦公室不足500米就是中國地震局地質研究所,彼此的交流卻相當有限。
他認為,地震領域研究的新趨勢是基礎研究,但從國家重點投入的實際情況看,更偏向于通過技術手段的完善,獲取淺表的或近地表的數據,支撐地震研究。