本刊记者韩跃清
2010年02月01日
我国是个地震多发的国家,地震对我国经济社会建设造成了极大的破坏。近百年来我国先后发生过十多次大地震,如1920年的海原大地震,1976年的唐山大地震,2008年的汶川大地震等,都给人民的生命财产造成了巨大损失。因此,防震减灾是我国面临的最紧迫的课题。但是,短临地震预报又是一个世界性的难题,迄今尚未找到有效的解决办法。近日,本刊记者就青藏高原演化与地震预报等问题采访了中国工程院院士、中国地球物理学会大陆动力学委员会主任赵文津。
青藏高原东缘南北向地震多发带
汶川地震以来,青藏高原备受人们关注,赵文津院士是国际合作项目“喜马拉雅山及青藏高原深剖面及综合研究”的中方首席科学家。赵文津院士说,从汶川地震以来,大家对青藏高原的研究显得格外重视,对青藏高原活动的结果会带来什么样的严重灾害,大家已有很深刻的印象。汶川正是位于青藏高原和四川盆地或者叫做扬子地块的对接部分。它以西藏和青海两地区为主,包括有川西、滇西和甘肃南部,总面积约250万平方公里,主体平均海拔为4000米以上,外围地带则为3000米。东边的那片为四川盆地,其西北角交接的地段就是龙门山断裂带,汶川地震就发生在那个三条断裂交会地段的东北端。
赵文津院士说,青藏高原内部和边缘地带很多地方都发生过大地震,比如说汶川地震以后,跟着就在青藏高原南部、拉萨北面的当雄又发生了地震,当雄这个地方在历史上还发生过七、八级的大地震;在此之前,2001年在青藏高原北部的昆仑山口西发生了8.1级的大地震,所以它是一个地壳高度活动的地区,也是世界上有名的一个地震活动带。这些地震活动都是现代地壳活动的表现方式之一。
青藏高原东缘的南北向的地震多发地带,地震部门称之为南北地震带。这个地震带历史上多次发生大地震,地震不断,因此也是我们国家地震部门的重点监测地区。北边的海原地区1920年一次8.5级大地震,死了有24万人。这是研究青藏高原地壳运动的现实意义,也是大家最关心的。
余震预测 四种提法
汶川大震后地震向哪里转移?赵文津院士说,汶川主震发生后,余震或下一个大地震会在哪里发生?这是两个相互关联的地震预报问题,但并不相同。前者是汶川地震直接引发的;后者则是在区域应力场作用下,由于大地震发生后地壳应力大调整,在其他地点发生新地震的预测。关于余震预测,现有四种提法。
第一,按照这次汶川大震的归类,认为它是“主震余震型”,主震过后,余震可能沿龙门山构造带传递,向北东活动,不会有大震;地震破裂沿龙门山向东北方向发展,被认为是地震的不对称性所致。
第二,根据龙门山构造带上闭锁段的长短作推测,西南闭锁段长,东北闭锁段短,冲破长闭锁段就需要大的应变能,即要有大震发生。这种说法,没有论及下一次地震发生在长闭锁段的道理。
第三,T.Parsons等人提出,利用模型计算研究汶川地震触发后相邻断裂带上库仑破坏应力的变化,根据a、b等各断层应力增加来推测哪个断层可能成为下一个发震地点。
第四,钱复业、赵玉林用HRT(潮汐谐振共振波)、李均之用次声波测震法、沈宗丕用磁暴月相二倍法、耿庆国用磁暴组合法等方法预报了多次余震。
赵文津院士说,第一种提法是凭借统计经验推测的;第二种提法是按照“打通”发震断裂带闭锁段所需要的能量考虑的;第三种提法是根据地震引起的有关断裂库仑破坏应力的再分配情况所作的推测。只计算地震发生后引起的库仑应力变化是不够的,因为发不发生地震与总的应力有关,而不只是与库仑应力变化有关。
如何预报下一个应力集中地点?赵文津院士说,设想可以探讨四种做法。一是研究在一个地点发生大地震后,区域地下构造应力场就会发生调整,可以从构造体系整体思考应力和应变的迁移规律,以预测地壳发生地震的危险地段;二是及时在野外追踪地应力的变化,找到应力集中地点,以期验证上述推论;三是利用地下应力应变能集中过程伴随产生的物理、化学、生物等现象,探测地震危险地段,以与推论相互验证;四是在一些地震带建立起构造体系模拟系统,长期试验,长期积累,不断修正。已有多人试过构造体系模拟的多种方案。
地震预报 八点建议
谈到今后地震预报工作,赵文津院士说,在总结经验的基础上,对今后地震预报工作提出八点建议。
第一,加强地表和深部地震地质调查。为什么松潘地震和汶川地震的地壳破裂都是从西南向东北方向发展?有人解释说是地震发展的“非对称性”,赵院士认为更应从龙门山断裂带与鲜水河断裂带控制区的地下地质不均匀性找原因。这次汶川地震带还发现汶川北出现一条北西向地震带,似乎没有充分发展,它可能与马尔康附近的北西向断裂平行。
第二,关于地应力数据的采集和分析。邢台地震后,李四光于1967年提出观测地应力的意见后,自己亲自到邢台地震现场观测摸索经验,1968年成功地预报了河间地震。不能认为深部地应力不能测量而放弃对其进行观测和研究,应积极地开展探索研究,在一定情况下,地表浅层的地应力还是有用的。因为上地壳震源点受力,可能在上地壳的很大范围内形成应力集中区,构成一个范围较大的应力场。我们没有办法找到应力集中点,但可能测到应力增高区。
第三,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,即在一个地点发生地震,应变能得到释放以后,地应力和地应变如何向地块内其他地段转移的规律。为此,要坚持长期开展各地区的地震构造模拟工作,不断改进模拟方案,研究地应力集中点的迁移规律,并将其作为一个基本方法。由于全球板块运动,板块之间必然有相互作用力,这一个力作用在非均质体上就会产生应力集中现象,在应力超过发震层岩石抗压强度时便会发生地震;要注意作用在发震层上的力,如潮汐共振的力,地壳内出现的局部热应力等。必须按照应力集中构造模拟的要求,对重点研究区的浅层和深层的地震地质条件的调查要细化;要加强对地下发震层及上覆岩层从蠕变到破裂过程的研究,深化对其的认识。
第四,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。要研究岩层受强力作用后产生的效应,设计出相应的探测方法。鉴于临震前兆都是短时间发生,所以必须是能进行大面积快速侦查的方法。温度场与电磁场可能是有前途的,如遥感测温方法、地震电磁卫星、遥感干涉雷达测地形变方法、地电阻率变化。此外,地下水位变化和动物异常也很灵敏,可能发挥很大作用。有专家提出“HRT”或“次声波”方法,建议给予重视,进一步探讨其本质,可能会是一个新技术的“生长点”。
第五,在重点地震地区建立若干个试验区(不是局部性的试验场),把地震发生机理研究与地震监测预报工作结合起来。包括打不同深度的钻孔进行综合观测。对国内国外深钻地应力数据进行采集,建立数据库,系统收集与地震预报有关的数据,以供综合研究之用;并根据不同方法研究的需要建立一些联合观测台网。
第六,坚持“群测群防”的方针。中国地域太大,各地区构造和动力学条件差异很大,当地群众对本区地震活动规律有切身感受,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,还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。中国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,国家有关部门应予重视,并将他们组织起来,给予帮助和指导,并纳入总体规划中。
第七,加强风险决策研究。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。
第八,组织起来,发挥集体优势。中国的部门分隔、学科分隔现象严重,而地震预报研究则是一个大系统工程,要全国共同努力,形成国家优势,要多学科多部门集思广议,要多路探索,一家一业独搞是很难胜任的,也是最不可取的。建议国家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、民政部等部门的业务专长,群策群力,共同攻关。不能再人为地将统一的地壳活动自然现象分隔开来研究,重复工作,而数据又不能共享,要多花上很多经费,成效很难提高。建议由国家地震局、国土资源部、教育部和中国科学院联合主持,成立领导小组同心同德地推进此事,请科技部、国家自然科学基金委员会和发改委给予指导和支持。
赵文津,1952年毕业于清华大学物理系。曾任中国地球物理学会常务理事、副理事长,国家科技进步奖评委,何梁何利奖专业评委,中国地质科学院常务副院长,地矿部科学技术司副司长。现任中国地球物理学会大陆动力学委员会主任、勘探地球物理委员会顾问组组长、中国地质学会地质科技管理研究会会长、国土资源部国际合作喜马拉雅山和青藏高原深剖面计划中方首席科学家、国土资源部探月科学家小组组长。因完成喜马拉雅山和青藏高原的深部探测并获得多项重大发现,荣获2000年国家自然科学二等奖。上世纪50年代先后在安徽南部找铜矿和在四川西昌地区找矿并有多项发现,特别是发现了钛、钒、铁矿多个巨型矿床,因而其所在单位获地矿部1980年“30年找矿功勋物探大队”称号。因发展物探新技术有贡献,1998年获中国地球物理学会颁发的首届顾功叙地球物理科技发展奖。2003年获何梁何利科技进步奖。先后发表论文80多篇,研究报告及专著5本。2001年当选为中国工程院院士。