帕克菲爾德：一次失敗的地震預(yù)測實(shí)驗(yàn)

Olivine

地震預(yù)報(bào)被稱為地震學(xué)中的“圣杯”，也是地震學(xué)研究的終極目的之一。

真正意義上的現(xiàn)代地震學(xué)誕生于1906年美國舊金山大地震之后，到了1930年代有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展，如里克特提出量度地震大小的里氏震級。這個(gè)時(shí)候的地震預(yù)報(bào)，基本還是民間術(shù)士的職能，多援引神學(xué)或傳說中的大災(zāi)難，來預(yù)言毀滅性的地震，本世紀(jì)的好萊塢電影《2012》還帶有它的影子。但到了1960年代，相繼發(fā)生的智利9.5級、

阿拉斯加9.2級大地震以及河北邢臺大地震，對社會各界造成了極大的震撼。而且，這個(gè)時(shí)候地震學(xué)已經(jīng)發(fā)展了多年，地震研究者積累了相當(dāng)多的資料，加上盲目的信心膨脹，進(jìn)而認(rèn)為可以向地震預(yù)報(bào)這個(gè)“堡壘”進(jìn)攻了。于是，美國、日本等國相繼制訂了各自的地震預(yù)報(bào)計(jì)劃，中國如火如荼地展開了地震預(yù)報(bào)的“人民戰(zhàn)爭”，此后前蘇聯(lián)、歐洲各國也先后參與進(jìn)來。但十多年以后，大家發(fā)現(xiàn)地震預(yù)測基本沒獲得什么成果，只有中國誤打誤撞預(yù)報(bào)了一個(gè)海城地震，而且僅一年后，唐山大地震又將這一神話擊得粉碎。到了二十世紀(jì)七八十年代之交，毫無進(jìn)展的地震預(yù)報(bào)事業(yè)就陷入了僵局。這個(gè)時(shí)候，一個(gè)位于美國加州南部的小鎮(zhèn)，帕克菲爾德，吸引了地震學(xué)家的目光。

帕克菲爾德位于美國加利福尼亞州南部，著名的圣·安德烈斯斷層從此經(jīng)過。這條斷層是太平洋板塊和北美板塊的分界，太平洋板塊相對于北美板塊向北滑移，每年可達(dá)35毫米，是地球上地震活動(dòng)最活躍的地區(qū)之一。

到了20世紀(jì)70年代末，地震學(xué)家注意到一個(gè)非常有意思的現(xiàn)象。從1857年以來，這里每隔22年就會發(fā)生一次6級左右的地震。到1980年，這里已經(jīng)發(fā)生過6次地震，最后一次是1966年。那么，下一次會在哪一年？1988年？

預(yù)測地震

當(dāng)然，不能僅憑一個(gè)相似的周期就做出判斷。在預(yù)測這次地震之前，地震學(xué)家做了大量的研究，尤其是比較了最后三次地震的相似性。

比如，這幾次地震的震中基本在同一個(gè)位置，斷層破裂范圍也一樣，震級一致（6級左右），造成的地面震動(dòng)的時(shí)間大約為10秒。不僅如此，1966年和1932年、1922年地震的地震波記錄也是驚人的相似。

除了地震周期外，還有一個(gè)更令人振奮的現(xiàn)象，1966年地震和1934年地震之前，還發(fā)生了前震，而且前震和主震時(shí)間間隔幾乎一樣，分別是17分17秒和17分25秒。前震的地震波記錄也是如此相似，震源幾乎相同，震級都是5.1級！那么，下次地震還會有前震嗎？前震是可以被分辨出來的嗎？

地震之后，1934年和1966年地震的余震發(fā)生范圍也幾乎相同。根據(jù)震后調(diào)查，1901年、1922年、1934年、1966年地震造成了許多位置重復(fù)的地裂縫。

驚人的相似！這些，促使地震學(xué)家最終在1985年做出預(yù)測，并由美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）向政府及公眾發(fā)出如下通告：即日起（1985年4月5日）至1993年之間，在帕克菲爾德地區(qū)，有超過90%的可能性，發(fā)生一次5.5～6級的地震！

科學(xué)家信心滿滿地做出了這樣的預(yù)測。

枕戈待旦

這個(gè)預(yù)測發(fā)出以后，在美國社會引起了強(qiáng)烈的反響，媒體連篇累牘地進(jìn)行報(bào)道，公眾參與熱情高漲。USGS聯(lián)合當(dāng)?shù)卣朴喠说卣痤A(yù)警計(jì)劃，分為A、B、C、D四個(gè)等級，當(dāng)達(dá)到最高危險(xiǎn)等級的A級時(shí)，USGS就會通知政府，由政府向民眾發(fā)布地震預(yù)警。此外，當(dāng)?shù)卣€印發(fā)了一本名為《帕克菲爾德地震預(yù)測》的小冊子，內(nèi)容包括了地震危害、預(yù)報(bào)及短期預(yù)報(bào)、如何應(yīng)對地震等內(nèi)容。媒體和政府的努力非常有效，后來的一項(xiàng)調(diào)查表明，這一地區(qū)幾乎所有的人都知道這次地震預(yù)測，這也加強(qiáng)了當(dāng)?shù)厝朔烙卣馂?zāi)害的意識。

當(dāng)然，科學(xué)家更沒有閑著。USGS與多家大學(xué)及科研機(jī)構(gòu)合作，在帕克菲爾德布設(shè)了大量的儀器，包括地震儀、強(qiáng)震儀、地磁儀、大地測量臺網(wǎng)，還有測量大地變形、地下水水位、大地電導(dǎo)率、地下氣體（如氡氣）、地震沙土液化等的儀器，有些被放置在了地下幾百米的鉆孔中，安置了幾臺攝影儀，打算拍攝地震來時(shí)地面的反應(yīng)。這些設(shè)備可以用來捕捉地震前兆、記錄地震破裂過程以及定量測量地震帶來的破壞，為工程抗震設(shè)計(jì)提供了參考。這些數(shù)據(jù)都會通過無線發(fā)射器實(shí)時(shí)傳輸?shù)経SGS。

總之，帕克菲爾德?lián)碛挟?dāng)時(shí)世界上最密集的地震監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，其影響也已超出了學(xué)術(shù)圈，從預(yù)報(bào)發(fā)出那一刻起，就有無數(shù)人開始翹首企盼這次地震的到來。

爽約的地震

時(shí)間就這樣靜靜地流淌著，1985年過去了，這股熱潮慢慢地消退，剩下地震學(xué)家進(jìn)入了漫長的等待。

1990年過去了，地震沒來。

1991年，沒來。

1992年，沒來。

1993年，時(shí)間窗口只剩最后一年了。但是，地震還是沒有來。

不過，從1992年10月到1993年11月，帕克菲爾德倒是發(fā)生了三次4.3級左右的地震，其中有一次，和1966年地震前三天發(fā)生的一次前震比較類似，但和前幾次的“17分鐘”前震差別較大。而到了1994年，這里又發(fā)生了一次4.7級的地震。但是，等了十年的 6級主震一直沒有來。

怎么辦？最終，經(jīng)過評估，地震學(xué)家認(rèn)為帕克菲爾德在未來一段時(shí)間內(nèi)，仍有相當(dāng)大的可能性發(fā)生一次6級地震，這個(gè)項(xiàng)目仍需要進(jìn)行下去，不過由于經(jīng)費(fèi)有限，不得不去掉一些儀器，有些功能做了改變或升級。

到了這個(gè)時(shí)候，質(zhì)疑地震預(yù)報(bào)的人越來越多。而1995年，毫無征兆的日本7.3級阪神大地震更是讓這種質(zhì)疑的聲音空前高漲。這次地震就發(fā)生在城市下面，造成6000多人死亡。它來得悄無聲息，使得日本高漲的地震預(yù)報(bào)研究戛然而止。

帕克菲爾德地震預(yù)報(bào)的失敗和日本阪神地震的不約而至，嚴(yán)重挫傷了地震學(xué)家的信心，一時(shí)間，地震不能預(yù)報(bào)的觀點(diǎn)占了上風(fēng)。這一派的觀點(diǎn)以1997年《自然》雜志上的一篇文章為代表，認(rèn)為地震是一種自組織臨界現(xiàn)象，具有隨機(jī)性，不能實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。當(dāng)然，這種看法遭到了很多人的反對，并引發(fā)了1999年《自然》雜志組織一次地震預(yù)報(bào)大辯論，歷時(shí)7周，來自7個(gè)國家的15位科學(xué)家參與，其中包括中國地震局吳忠良。這次爭論雖然兩派觀點(diǎn)相左，但有這樣一個(gè)共識：我們到現(xiàn)在還不知道地震到底是什么，地震的過程是怎么樣的，地震研究還有一段非常長的路要走。這次辯論直接影響了日后各國應(yīng)對地震的策略，短期預(yù)報(bào)不再被重視，長期的地震危險(xiǎn)性評價(jià)成為了主流。

姍姍來遲

就這樣，進(jìn)入了新千年，帕克菲爾德也沒有什么的變化，直到2004年9月28日。過去的幾天，這里非常平靜，連一個(gè)0級地震都沒有，地震前24小時(shí)，也沒有記錄到任何可識別的前兆信息。下午5點(diǎn)28分，6級地震就這樣無聲無息地來了。

這次地震的表現(xiàn)和前幾次十分相似，一致的震級，一致的破裂范圍，一致的地震波記錄，造成的地震震動(dòng)也持續(xù)了大約10秒。

但為什么它來遲了呢？

目前，還沒能確定原因。但大都認(rèn)為，可能是1983年發(fā)生在帕克菲爾德東北25公里的地方一次6.5級的地震造成了這次地震的“爽約”。地震是斷層上應(yīng)力積累到一定程度，兩側(cè)突然發(fā)生錯(cuò)動(dòng)的產(chǎn)物，錯(cuò)動(dòng)變形在斷層處最大，遠(yuǎn)離斷層處變小，這會造成受影響的地方應(yīng)力發(fā)生變化，有的地方增加，有的地方降低，這叫應(yīng)力傳遞。應(yīng)力降低的地方就會造成地震的延遲。恰好，帕克菲爾德地區(qū)位于1983年地震造成的應(yīng)力降低區(qū)，所以地震到來的時(shí)間比預(yù)期晚了11年。

帕克菲爾德地震預(yù)測失敗了，但在2004年的地震中，大量的儀器仍獲得了豐富的數(shù)據(jù)，地震學(xué)家從中窺探到了許多地震的秘密。這次實(shí)驗(yàn)，也充分展示了地震的復(fù)雜性，中間的那次大討論直接影響了各國應(yīng)對地震的策略，重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了基礎(chǔ)研究和地震減災(zāi)上來，現(xiàn)階段人類仍不具備地震短期預(yù)報(bào)的能力成為了共識。

參考資料：

[1]Bakun WH，McEvilly TV（1979）.Earth-

quakes near Parkfield，California：

Comparing the 1934 and 1966 sequen-ces. Science，205（4413），1375-1377.

[2]Bakun WH，Lindh AG（1985）. The Parkfield，California，earthquake prediction experiment. Science， 229（4714），619-624.

[3]Bakun WH，Aagaard B，Dost B，Ellsworth WL，Hardebeck JL，Harris RA，... & Waldhauser F（2005）. Implications for prediction and hazard assessment from the 2004 Parkfield earthquake. Nature，437（7061），969-974.

[4]Roeloffs E（2000）. The Parkfield，

California earthquake experiment： An update in 2000. Current Science（Bangalore），79（9），1226-1236.

[5]Toda S，Stein RS（2002）. Response of the San Andreas fault to the 1983 Coalinga‐Nu?ez earthquakes： An application of interaction‐based probabilities for Parkfield. Journal of Geophysical Research： Solid Earth，107（B6），ESE-6.

[6]Geller RJ，Jackson DD，Kagan YY，Mulargia F（1997）. Earthquakes

Cannot Be Predicted. Science，275，

1616.

（來源：果殼網(wǎng)）