地震学家都做了些什么

“近二十年来，我们也在二十几次地震之前有所察觉，有一些地震也取得了减灾实效，但这个比例很低，所以这个预报很难，地震预告没有过关。”

    汶川大地震发生之后，在学术界、互联网上，也流传着这样的声音：我国西部也有许多地震监测的台站，这次大地震前就没有发现一点异常、就没有什么先兆吗？大地震前我们对大自然诸多预兆是否太大意？我国地震科研的整体水平究竟怎样？我们何时才能准确预报地震？

    5月21日中午，《�t望》新闻周刊记者接通了原中国地震局副局长、曾任国家地震局地球物理所所长、中国科学院院士陈锸的电话。也许是这些天过于悲伤、过于忙碌，电话另一端的他显得很激动：“这么大的地震我们没有预测出来，你说我们的科研水平是高是低？”

    那时，在他的时间表里，对这次地震的思考似乎还没有列上日程，“现在全国人民都在抗震救灾，这时候来谈这样一些问题，时间错了。”

    然而，随着灾情的加剧，人们更加迫切地想了解和地震有关的一切。

    地震科技征程

    史料显示，中国是对地震现象记录和研究最早的国家。国外对地震的认识可以追溯到公元前580年的萨勒斯和公元前526年的Anaximenes（萨勒斯认为地球是漂在海洋上的，水的运动造成地震；Anaximenes认为地球的岩石是震动的原因）。而中国早在战国时期的《墨子》和《竹书纪年》中就有关于地震的记载。公元前132年，东汉太史令张衡发明了候风地动仪，它是世界上第一台观测地震的仪器，在世界地震学发展史上具有里程碑的意义。到明清时期，有关地震的记载更加全面、详细和丰富。记载的内容包括受灾地点、范围、破坏情况，还有地震前兆现象，对地震成因和地震预报也有探索。

    中国古代地震学对地震的观察、记载和研究堪称世界之最。但是对灾难性地动的原因认识并不深刻，占主导的是把地震与其他自然现象和自然灾害联系起来，诸如洪水、瘟疫等，并从超自然的关系中寻求原因。由于历史的原因，现代地震学没有产生在中国，地震成因和地震预报的思想也产生在国外。

    新中国成立后，为顺应国家经济建设发展的需要，地震科技事业随之起步。上世纪50年代，为了解中国历史地震基本面貌，地震科技工作者先后编制了《中国地震资料年表》《中国地震烈度表》和《中国地震目录》，被国际同行称为“地震学家的必读文献”。

    同时，鉴于工程建设对地震烈度区划的迫切需求，编制出版了第一代《中国地震区域划分图》。其后，根据国家经济建设、国防建设和科学研究需要，又陆续建成了由24个台站组成的全国地震基本台网，由8个台站组成了全国地磁基本台网，开始了地震科技事业艰难的创业。

    1956年，“中国地震活动性及其灾害防御研究”列入了国家《1956－1967年国家科学技术发展远景规划》。“这是世界上第一个国家级地震预报研究计划，比西方领先10年左右。”中国地震局地球物理研究所所长吴忠良作出这样的评价。

    1966年3月，河北邢台先后发生6.8级和7.2级地震，给人民生命财产造成严重损失。国务院总理周恩来3次赴灾区考察灾情、慰问群众，提出“我们应当发扬独创精神来努力突破科学难题”、“研究出地震发生的规律”。来自全国各领域的科技工作者纷纷奔赴地震现场进行实验研究。

    在邢台地震现场，中国第一个多学科联合作战、专群结合的综合性地震监测台网初步形成。与此同时，为确保连续、及时掌握京、津等地地震活动情况和开展地震速报工作，中科院地球物理研究所在很短的时间内建成了北京遥测地震台网，使中国成为全球最早设立遥测地震台网的国家之一。

    资料记载，在l966～1976年的10年间，中国大陆地区发生了9次7级以上强震。大地震的频繁发生与群众性的科学实验活动为科研人员记录、发现震前异常现象和探索地震预报途径与方法创造了有利条件，这一时期地震工作者积累了十分宝贵的第一手资料，并预报了海城、松潘、盐源等强烈地震。但1976年对唐山大地震未能发出短临预报，这成为那一代地震科技工作者心中抹不去的痛。

    这一时期被看作是地震预报事业空前发展的时期，它奠定了地震监测手段和预报方法的基础，也是在这一时期形成了年度、月、周和临时、紧急会商等地震预报工作制度，提出了地震大形势研究的概念和内容。

    1976年以后，中国的地震活动进入了相对平静的时期，仅在1985年8月23日发生新疆乌恰7.3级地震，地震工作者开始系统总结和反思地震预报的经验教训。

    中国地震局地震预测研究所研究员张国民等专家在一篇论文中写道：“我们认识到：过去使用的经验预报途径虽然对打开地震预报局面有过贡献，而且在将来仍然是一条主要的现实途径。但由于对地震孕育的情况不是十分清楚，目前人们还很难分清构造运动、地震孕育和部分干扰所呈现的前兆异常的区别和联系，所以不存在一一对应地震的前兆异常和地震活动性异常。”

他们认为：“目前的经验性预报思路很难使目前的地震预测水平有质的提高。更不可能通过它取得地震预报的全面突破。所以，在提高经验预报水平和能力的同时，要大力推进物理预报的探索，引入新思路、新理论和新观念，发挥经验预报的长处，突破经验预报的局限，迎接挑战。”

    新技术的运用与局限

    20世纪90年代以来，随着高新技术在地球科学中的应用，特别是空间对地观测技术和数字地震观测技术的发展，人类对现代地壳运动、地球内部结构、地震震源过程、地震前兆图像的观测，在分辨率、覆盖面、动态性等方面都有了飞跃式的发展。

    20世纪后期以来，国际上一些以地球科学为主的大型研究计划，其中包括“上地幔计划(UMP)”、“国际地球动力学计划(IGP)”、“国际岩石圈计划”、“深海深钻”、“海洋深钻”和“大陆深钻”计划等。这些重大地球科学计划的实施，为人类探索地球、了解地球提供了大量科学资料，并且在地球内部结构，特别是壳幔结构、岩石圈结构、岩石圈的运动与变形以及岩石圈动力学等研究方面取得了许多重要进展。显然这些进展为地震预报研究提供了重要的科学背景。

    在地震学研究方面，继法国的“地球透镜计划(Geoscope)”和日本的“海神计划”之后，美国最近酝酿为期15年的“地球透镜计划(Earthscope)”，更是以发展地震科学、促进地震科学在减轻地震灾害中的应用为目标。

    近十年来，美国开展和正在酝酿开展的“洛杉矶地区地震试验((LASE)”、“美国台阵(USArray)项目”、“板块边界观测计划(PBO)”、“圣安德烈斯断层深部观测(SAFOD)”等更是直接围绕着与地震孕育发生相关联的一系列重要的科学问题，包括与地震成因直接联系的深部隐伏断层的探测及其活动性判定、地震复发模型以及通过深钻对圣安德烈斯断层带上大地震震源区结构、物性、变形、应力状态和流体蕴存等的直接探测。

    一些国家还开展了地震－卫星技术的研究，应用现有的卫星信息开展了包括GPS、热红外、电离层、重力、电磁波等方面的研究，也初步显示了新技术在地震预报研究中可能的前景。

    中国在地震观测基础建设的新技术应用方面也取得了新的重要进展。“九五”期间，中国建立了国家数字地震台网，经过“十五”建设，目前国家数字地震台网在全国设立了152个国家级台站，另有31个区域台站、1000余个子台，还有数个流动台站。

    “九五”以来，中国实施了“中国地壳运动观测网络”大型科学工程，建立了GPS观测网络。国家数字地震台网和中国地壳运动观测网络已于2001年正式投入运行。此外，还加强了卫星遥感技术在地震监测中的应用研究，地震前兆台网的建设也有了新的进展。

    在最近十几年中，中国地震学界联合有关部门，还开展了一系列重要的研究工作。其中包括岩石圈动力学图集、活动构造图集、东亚地球动力学、华北地区大震震源区细结构探测等项目。这些研究为探索我国大陆地震成因，如地震孕育的构造环境、构造变形、动力学条件、震源细结构和物性条件等提供了许多重要科学资料，为进一步探索震源孕育过程提供了重要条件。

    1999年启动、目前正在实施中的国家重点基础研究发展规划项目(973项目)“大陆强震机理与预测”研究，为解决地震科研中的一些重大基础性问题提供了可能。

    业界专家表示，尽管经过四十多年的努力，中国地震科技的整体水平有了长足的发展，在地震震例资料和现场预报经验的积累方面具有一定优势，但与美国、日本等先进国家相比，中国在地震观测技术的先进性方面、在地震预报的基础理论研究方面尚有一定的差距。中国当前的地震预报尚处于探索阶段。

    世界级难题是否有解

    地震专家告诉本刊记者，地震是由岩石圈的岩层突然破裂而释放出的能量引发的，算得上是破坏性最大的突发性自然灾害。从古到今，地震一直威胁着人类生命和财产安全。中国不是世界上地震最多的国家，却是地震灾害最严重的国家。自有地震记录以来，全世界一共发生死亡人口达到20万的4次巨大灾难性的地震中，中国就占了3次（1556年陕西华县8.5级地震死亡80万人，1920年宁夏海源8.6级地震死亡23万人，1976年唐山7.8级地震死亡24万人）。20世纪全球地震造成的人口死亡总数，中国就占了一半。

    地震给人类带来了如此巨大的灾难，但由于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。那么随着科技的发展，这一科学难题到底有没有答案？地震预测难在何处？

    “地震预测的确是科学难题，需要长期探索才能解决，但另一方面它又是必须回答的问题。这是社会、政府、人民的需要，必须去做。”两年前，中国地震局地球物理研究所名誉所长、中国科学院院士陈运泰向媒体公开表明了他的意见。

    中国地震局地质研究所副所长徐锡伟5月20日晚间曾与本刊记者电话连线。即将奔赴震区进行科学考察的徐锡伟表示，“目前我们对地震成因机理还没搞清楚，不知道哪些异常是真正的地震前兆，哪些异常与地震的发生有必然联系。对地震孕育过程还不了解，要对地震进行准确的预测就非常难。这需要进行长期的不懈的努力和探索。”

    从事地震工作的科研人员常常感叹：“上天有路，入地无门。”人类迄今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，又使得掌握地震的规律面临很大困难。由于地质情况跨越的时空尺度往往超越人类的极限，相关的研究在实验室条件下不易获得可靠的结果。尽管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发生的多次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。

    在5月13日国务院新闻办召开的新闻发布会上，中国地震台网中心副主任张晓东坦陈：“近二十年来，我们也在二十几次地震之前有所察觉，有一些地震也取得了减灾实效，但这个比例很低，所以这个预报很难，地震预告没有过关。因为每次地震，现象都非常复杂。我们确定的指标，有可能在另一个地方、另一段时间就变了。难就难在这儿。”

    “站在前人肩膀上前进”

    5月20日上午，中国科学院地学部举行的四川汶川地震院士座谈会上，针对地震能否预报的问题，国家自然科学基金委地球科学部原主任、中国科学院院士周秀骥给出了他的解释：“100多年以前，气象预报同样也是看蚂蚁搬家、燕子低飞才知道要下雨了。经过100多年的科学发展，才到了今天的程度。”

    周秀骥认为，气象预报之所以有很大的发展，是建立在坚实的科学基础之上的。相对而言，地震只有地震站网，而地震站网只有在地震发生了以后才能获得信息，并不知道地下的板块怎么碰撞；而通过地形变化、GPS形变推到地下，还有很多不确定的因素；再加上固体力学的动力方程比流体力学方程要复杂得多，现在已经开始进行模拟实验，但是离真正的预报，距离还是相当远。“科学急不得，就像100多年以前要求天天作气象预报，也是不可能的。我强调要把科学基础不断提高。”

    周秀骥指出，气象上的长期预报远远不如地震。分析国内发生的地震，都脱离不开地震活跃带，因此，地震学家、地质学家能够从长远判断地震发生在什么地方。“地震的长期评估预测基本上是对的，现在要解决的问题是短期临报，究竟哪一天发生，但这不是短期能解决的事。”

    已是耄耋老人的中科院资深院士陈述彭也反复强调，“一定要重视科技储备，让科技储备为社会服务。应该开展跨学科系统研究，因为灾害本身是不分学科的，而且地理学的复杂性、不确定性因素很多，相关学科领域需要更多努力，把地学真正作为一个系统科学发展起来，并在技术上给予充分保证。”

    中国科学院院士、中国气象局原局长秦大河告诉本刊记者，“今年春天的低温雨雪冰冻灾害和汶川大地震，两次灾害都反映了一个问题，就是高层决策和科学研究需要集成。一方面，要做到信息和数据的真正共享；另一方面，要发挥历史资料的作用。我们科研工作者更要善于从前人研究的基础上汲取营养，站在前人肩膀上前进。科学是需要一代一代继承的。”

    中国地质大学（北京）副校长邓军对本刊记者说，地应力测量研究是上世纪60年代由著名地质学家李四光积极倡导的，通过这种手段坚持对诱发地震断裂带进行长期科学监测，了解其活动周期和运动规律，记录和研究地震前后地应力变化过程，可以帮助人类更好地了解地震的孕育与发生过程，解释地震发生的前兆特征信息。当前需要在区域上完善地应力监测网络，长期对断裂带地应力变化进行有效监测，这需要科研人员的长期坚守，更需要国家的长期重视和经费投入。

    接受采访的多位专家表示，目前研究力量还显得分散，中国地震局、中科院、国土资源部等部门都有研究地震及相关问题的机构，这些部门如何协调？如何打破部门界限？如何摒弃学术偏见，形成科研合力？如何实现真正的资源共享，避免资源浪费和重复建设？这些问题都值得认真考虑