汶川Ms8.0地震研究及地震預(yù)測(cè)探討
不詳 ?佚名 ? 2009年03月01日 ? ?學(xué)術(shù)交流
光陰荏苒，2008年 5月12日14時(shí)28分發(fā)生的汶川大地震帶來的悲痛逐漸遠(yuǎn)去，但留給我們的防震抗災(zāi)、災(zāi)后重建工作依然艱巨。在即將到來的汶川大地震一周年之際，本刊記者就汶川地震研究及地震預(yù)測(cè)等問題采訪了我國(guó)著名地球物理學(xué)家滕吉文院士，以期在更深層次上認(rèn)識(shí)汶川地震形成的原因，了解防震抗災(zāi)工作在我們生活中的重要意義和這一科學(xué)領(lǐng)域在未來發(fā)展中的導(dǎo)向。
記者：滕院士您好！汶川地震過去快一年了，首先請(qǐng)您從科學(xué)角度談一下汶川地震對(duì)我們有哪些啟示？
滕吉文：汶川大地震的發(fā)生，確實(shí)令人震驚和悲痛，故當(dāng)成為我們?cè)诘卣馂?zāi)害的預(yù)測(cè)和防震、抗震征途上更加刻苦奮進(jìn)的動(dòng)力，也促使所有地震科技工作者在地震預(yù)測(cè)的艱難征途上刻苦奮進(jìn)，不斷去尋找切入點(diǎn)，深入研究，不斷逼近地震預(yù)測(cè)的“彼岸”。與此同時(shí)，我們還必須在不斷深化認(rèn)識(shí)地震成因，進(jìn)而在預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化防震、抗震意識(shí)，最大限度地減少地震給人類帶來的災(zāi)難。
記者：我們知道，汶川大地震發(fā)生之后，您對(duì)本次地震的“孕育”、發(fā)生和發(fā)展過程做了大量研究，那么此次地震的形成原因是什么呢？
滕吉文：做了大量工作談不上，但作為一個(gè)地球物理學(xué)家，又是國(guó)務(wù)院汶川地震專家委員會(huì)的成員，我是在努力，從內(nèi)心確實(shí)想為這次大地震盡自己的薄力。我們知道，汶川大地震不同于一般的地震，它是發(fā)生在一條地質(zhì)構(gòu)造和GPS變形測(cè)量近期并不顯著活動(dòng)（相對(duì)于短、臨地震預(yù)測(cè)）的龍門山構(gòu)造帶上，造成了以汶川縣映秀鎮(zhèn)為中心及其周圍地域的嚴(yán)重破壞和人員的重大傷亡。然而強(qiáng)烈地震發(fā)生前卻未見確切的能判別與這次大地震有因果關(guān)系的征兆或淺表層的異?；顒?dòng)，即淺層過程與地震發(fā)生的深層過程并不匹配。為此就迫使我們必須對(duì)這次地震的“孕育”、發(fā)生和發(fā)展的深層過程進(jìn)行分析和探討。初步研究表明：第一，在印度洋板塊與歐亞板塊陸—陸碰撞、擠壓作用下，喜馬拉雅造山帶東構(gòu)造結(jié)向NNE方向頂擠、楔入青藏高原東北緣，迫使高原東部物質(zhì)向東流展，在受到以龍門山為西北邊緣的四川盆地阻隔下，一部分物質(zhì)則轉(zhuǎn)而向東南側(cè)向運(yùn)移；第二，龍門山地帶在地形上高差達(dá)3500±500m左右，地殼厚度在龍門山西北部為60±5㎞左右，四川盆地為40±5㎞左右，而龍門山地帶則是與其西北、東南兩側(cè)相比其變化幅度可達(dá)15～20㎞的突變地域，且向東南逐漸整體減薄和抬升，即為應(yīng)力作用的耦合地帶；第三，中、下地殼和地幔蓋層物質(zhì)以地殼低速層、低阻層（深20～25㎞）為第一滑移面，以上地幔軟流層頂面為第二滑移面，且在四川盆地深部“剛性”物質(zhì)阻隔下，以高角度在龍門山斷裂系和四川盆地的耦合地帶向上運(yùn)移（或稱逆沖），且在龍門山地表三條斷裂構(gòu)成的斷裂系向下延伸到15±5km左右深處匯聚，上、下運(yùn)移的二者強(qiáng)烈碰撞、擠壓，震源介質(zhì)強(qiáng)烈破裂，且在物質(zhì)與能量的強(qiáng)烈交換下，應(yīng)力得到釋放，故形成了這次大地震。
記者：那么請(qǐng)問滕院士，通過對(duì)汶川大地震的研究都取得了哪些創(chuàng)新成果，其成果對(duì)于未來的地震預(yù)測(cè)研究有何積極作用？
滕吉文：通過對(duì)汶川大地震的深入研究，我們清晰地認(rèn)識(shí)到汶川地震“孕育”、發(fā)生和發(fā)展過程不是由于地表斷裂活動(dòng)和表皮推覆造成的，而是由于地殼深部物質(zhì)運(yùn)移的原因造成的。為此，對(duì)地震的研究，特別是強(qiáng)烈地震的研究，必須集中于在力源作用下震源區(qū)和其周邊地帶物質(zhì)的重新分異、調(diào)整和深部物質(zhì)與能量的交換，且必須十分重視其深層物理—力學(xué)過程和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。
因此，越過地平線去“撫摸”地震震源區(qū)及其周邊地域介質(zhì)與結(jié)構(gòu)的“脈搏”，把握其介質(zhì)的微破裂和“破裂鏈”的逐步形成與地震“孕育”、發(fā)生發(fā)展的介質(zhì)和結(jié)構(gòu)的深部環(huán)境，以逐步向地震發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)的短臨預(yù)測(cè)逼近乃是十分重要的。
這里還要說明一點(diǎn)，因?yàn)榈卣鸬摹霸杏?、發(fā)生和發(fā)展是一個(gè)震源體積，真正的發(fā)震斷裂是龍門山斷裂系三條斷裂以不同角度西傾、并向深部匯聚、與深部下地殼和上地幔蓋層物質(zhì)向上運(yùn)動(dòng)，這二者在15±5km處強(qiáng)烈碰撞而構(gòu)成的這條斷裂帶。顯然將投影在地表的震中位置與某條斷裂相近而將這條相近的斷裂視為發(fā)震斷裂是欠妥的。這就是說發(fā)震斷裂應(yīng)是深部15±5km處的這條匯聚斷裂帶。因此不論是主震，還是4萬多次余震的震源深度均為15±5km。
記者：就目前而言，地震預(yù)測(cè)處于一個(gè)什么樣的發(fā)展情況呢？
滕吉文：地震學(xué)家把地震預(yù)測(cè)定義為：同時(shí)給出未來地震發(fā)生的位置、大小、時(shí)間和概率4種參數(shù)，每種參數(shù)的誤差均應(yīng)小于或等于一定的范圍。地震預(yù)測(cè)通常分為長(zhǎng)期預(yù)測(cè)、中期預(yù)測(cè)、短期預(yù)測(cè)和臨震預(yù)測(cè)，在我國(guó)，以數(shù)年至10年、20年為長(zhǎng)期；1年至數(shù)年為中期；數(shù)月為短期；數(shù)日至十幾日為臨震。這就是說地震預(yù)測(cè)必須給出時(shí)間、地點(diǎn)和大小。例如，若有人提出在中國(guó)大陸和臨近海域近年將會(huì)發(fā)生7級(jí)或大于7級(jí)的強(qiáng)烈地震，當(dāng)然也是有意義的，可是政府部門則很難發(fā)出地震預(yù)報(bào)。
就目前來看，地震預(yù)測(cè)既是一個(gè)亟待攻克的世界性難題，又是一個(gè)亟待實(shí)施的防震抗災(zāi)工程。地震的“孕育”、發(fā)生和發(fā)展受到眾多要素的制約，而且每一次地震都有其本身的特點(diǎn)和深層動(dòng)力過程。為此，給地震的預(yù)測(cè)帶來了眾多的未知數(shù)。然而，我國(guó)地震科學(xué)工作者在防震抗災(zāi)工作上的確付出了艱苦勞動(dòng)，曾成功預(yù)報(bào)了海城強(qiáng)烈地震，并且在世界地震預(yù)測(cè)工作中走在前列。但是仍然具有一定的經(jīng)驗(yàn)性，而非物理預(yù)測(cè)。
記者：我們都知道地震預(yù)測(cè)很難，那它主要難在哪里呢？請(qǐng)滕院士給廣大讀者詳細(xì)介紹一下有關(guān)知識(shí)吧。
滕吉文：20世紀(jì)下半葉以來，在我國(guó)境內(nèi)（包括臺(tái)灣島）曾發(fā)生了多次強(qiáng)烈地震：1966年邢臺(tái)地震、1975年海城地震、1976年唐山地震……災(zāi)害一次次發(fā)生，但是基于地震預(yù)測(cè)的艱難，人類尚無力阻擋。盡管地震預(yù)測(cè)目前已有一些理論模型，但是這與地震發(fā)生的實(shí)際情況還有很大差距。地震預(yù)測(cè)的困難，在于至今人們尚不能真正厘定不同類型、不同地域所發(fā)生強(qiáng)烈地震的規(guī)律或標(biāo)志，尚難于“撫摸”地震震源處介質(zhì)與結(jié)構(gòu)的“脈搏”，即難于早期知道地震發(fā)生前的破裂過程，及其鄰域的狀態(tài)，并且對(duì)其物理——力學(xué)過程和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)仍然幾乎一無所知。地震預(yù)測(cè)的困難主要表現(xiàn)為三個(gè)方面：
一是入地難，即深入到地球震源深處很難。迄今最深的鉆井是前蘇聯(lián)科拉半島的超深鉆井，達(dá)12.2公里，這與地球平均半徑6370公里相比還是很小的“表皮”，即還是不能直接對(duì)震源處的活動(dòng)進(jìn)行觀測(cè)，而通過地球物理方法精確探測(cè)地震活動(dòng)區(qū)的深部介質(zhì)與結(jié)構(gòu)環(huán)境及其介質(zhì)與結(jié)構(gòu)的屬性對(duì)預(yù)測(cè)未來地震發(fā)生的地點(diǎn)確有著極為重要的意義。
若能在強(qiáng)烈地震活動(dòng)區(qū)布設(shè)深鉆井，在井中放置高精度的儀器，以測(cè)量地震“孕育”、發(fā)生和發(fā)展的深層破裂過程，確具有重要意義。但由于地震發(fā)生的周期是很長(zhǎng)的，這就必須幾年如一日，幾十年如一日，乃至幾百年如一日地堅(jiān)持觀測(cè)和采集數(shù)據(jù)，即連續(xù)地進(jìn)行觀測(cè)方能奏效。
記者：滕院士您好！汶川地震過去快一年了，首先請(qǐng)您從科學(xué)角度談一下汶川地震對(duì)我們有哪些啟示？
滕吉文：汶川大地震的發(fā)生，確實(shí)令人震驚和悲痛，故當(dāng)成為我們?cè)诘卣馂?zāi)害的預(yù)測(cè)和防震、抗震征途上更加刻苦奮進(jìn)的動(dòng)力，也促使所有地震科技工作者在地震預(yù)測(cè)的艱難征途上刻苦奮進(jìn)，不斷去尋找切入點(diǎn)，深入研究，不斷逼近地震預(yù)測(cè)的“彼岸”。與此同時(shí)，我們還必須在不斷深化認(rèn)識(shí)地震成因，進(jìn)而在預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化防震、抗震意識(shí)，最大限度地減少地震給人類帶來的災(zāi)難。
記者：我們知道，汶川大地震發(fā)生之后，您對(duì)本次地震的“孕育”、發(fā)生和發(fā)展過程做了大量研究，那么此次地震的形成原因是什么呢？
滕吉文：做了大量工作談不上，但作為一個(gè)地球物理學(xué)家，又是國(guó)務(wù)院汶川地震專家委員會(huì)的成員，我是在努力，從內(nèi)心確實(shí)想為這次大地震盡自己的薄力。我們知道，汶川大地震不同于一般的地震，它是發(fā)生在一條地質(zhì)構(gòu)造和GPS變形測(cè)量近期并不顯著活動(dòng)（相對(duì)于短、臨地震預(yù)測(cè)）的龍門山構(gòu)造帶上，造成了以汶川縣映秀鎮(zhèn)為中心及其周圍地域的嚴(yán)重破壞和人員的重大傷亡。然而強(qiáng)烈地震發(fā)生前卻未見確切的能判別與這次大地震有因果關(guān)系的征兆或淺表層的異?；顒?dòng)，即淺層過程與地震發(fā)生的深層過程并不匹配。為此就迫使我們必須對(duì)這次地震的“孕育”、發(fā)生和發(fā)展的深層過程進(jìn)行分析和探討。初步研究表明：第一，在印度洋板塊與歐亞板塊陸—陸碰撞、擠壓作用下，喜馬拉雅造山帶東構(gòu)造結(jié)向NNE方向頂擠、楔入青藏高原東北緣，迫使高原東部物質(zhì)向東流展，在受到以龍門山為西北邊緣的四川盆地阻隔下，一部分物質(zhì)則轉(zhuǎn)而向東南側(cè)向運(yùn)移；第二，龍門山地帶在地形上高差達(dá)3500±500m左右，地殼厚度在龍門山西北部為60±5㎞左右，四川盆地為40±5㎞左右，而龍門山地帶則是與其西北、東南兩側(cè)相比其變化幅度可達(dá)15～20㎞的突變地域，且向東南逐漸整體減薄和抬升，即為應(yīng)力作用的耦合地帶；第三，中、下地殼和地幔蓋層物質(zhì)以地殼低速層、低阻層（深20～25㎞）為第一滑移面，以上地幔軟流層頂面為第二滑移面，且在四川盆地深部“剛性”物質(zhì)阻隔下，以高角度在龍門山斷裂系和四川盆地的耦合地帶向上運(yùn)移（或稱逆沖），且在龍門山地表三條斷裂構(gòu)成的斷裂系向下延伸到15±5km左右深處匯聚，上、下運(yùn)移的二者強(qiáng)烈碰撞、擠壓，震源介質(zhì)強(qiáng)烈破裂，且在物質(zhì)與能量的強(qiáng)烈交換下，應(yīng)力得到釋放，故形成了這次大地震。
記者：那么請(qǐng)問滕院士，通過對(duì)汶川大地震的研究都取得了哪些創(chuàng)新成果，其成果對(duì)于未來的地震預(yù)測(cè)研究有何積極作用？
滕吉文：通過對(duì)汶川大地震的深入研究，我們清晰地認(rèn)識(shí)到汶川地震“孕育”、發(fā)生和發(fā)展過程不是由于地表斷裂活動(dòng)和表皮推覆造成的，而是由于地殼深部物質(zhì)運(yùn)移的原因造成的。為此，對(duì)地震的研究，特別是強(qiáng)烈地震的研究，必須集中于在力源作用下震源區(qū)和其周邊地帶物質(zhì)的重新分異、調(diào)整和深部物質(zhì)與能量的交換，且必須十分重視其深層物理—力學(xué)過程和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。
因此，越過地平線去“撫摸”地震震源區(qū)及其周邊地域介質(zhì)與結(jié)構(gòu)的“脈搏”，把握其介質(zhì)的微破裂和“破裂鏈”的逐步形成與地震“孕育”、發(fā)生發(fā)展的介質(zhì)和結(jié)構(gòu)的深部環(huán)境，以逐步向地震發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)的短臨預(yù)測(cè)逼近乃是十分重要的。
這里還要說明一點(diǎn)，因?yàn)榈卣鸬摹霸杏?、發(fā)生和發(fā)展是一個(gè)震源體積，真正的發(fā)震斷裂是龍門山斷裂系三條斷裂以不同角度西傾、并向深部匯聚、與深部下地殼和上地幔蓋層物質(zhì)向上運(yùn)動(dòng)，這二者在15±5km處強(qiáng)烈碰撞而構(gòu)成的這條斷裂帶。顯然將投影在地表的震中位置與某條斷裂相近而將這條相近的斷裂視為發(fā)震斷裂是欠妥的。這就是說發(fā)震斷裂應(yīng)是深部15±5km處的這條匯聚斷裂帶。因此不論是主震，還是4萬多次余震的震源深度均為15±5km。
記者：就目前而言，地震預(yù)測(cè)處于一個(gè)什么樣的發(fā)展情況呢？
滕吉文：地震學(xué)家把地震預(yù)測(cè)定義為：同時(shí)給出未來地震發(fā)生的位置、大小、時(shí)間和概率4種參數(shù)，每種參數(shù)的誤差均應(yīng)小于或等于一定的范圍。地震預(yù)測(cè)通常分為長(zhǎng)期預(yù)測(cè)、中期預(yù)測(cè)、短期預(yù)測(cè)和臨震預(yù)測(cè)，在我國(guó)，以數(shù)年至10年、20年為長(zhǎng)期；1年至數(shù)年為中期；數(shù)月為短期；數(shù)日至十幾日為臨震。這就是說地震預(yù)測(cè)必須給出時(shí)間、地點(diǎn)和大小。例如，若有人提出在中國(guó)大陸和臨近海域近年將會(huì)發(fā)生7級(jí)或大于7級(jí)的強(qiáng)烈地震，當(dāng)然也是有意義的，可是政府部門則很難發(fā)出地震預(yù)報(bào)。
就目前來看，地震預(yù)測(cè)既是一個(gè)亟待攻克的世界性難題，又是一個(gè)亟待實(shí)施的防震抗災(zāi)工程。地震的“孕育”、發(fā)生和發(fā)展受到眾多要素的制約，而且每一次地震都有其本身的特點(diǎn)和深層動(dòng)力過程。為此，給地震的預(yù)測(cè)帶來了眾多的未知數(shù)。然而，我國(guó)地震科學(xué)工作者在防震抗災(zāi)工作上的確付出了艱苦勞動(dòng)，曾成功預(yù)報(bào)了海城強(qiáng)烈地震，并且在世界地震預(yù)測(cè)工作中走在前列。但是仍然具有一定的經(jīng)驗(yàn)性，而非物理預(yù)測(cè)。
記者：我們都知道地震預(yù)測(cè)很難，那它主要難在哪里呢？請(qǐng)滕院士給廣大讀者詳細(xì)介紹一下有關(guān)知識(shí)吧。
滕吉文：20世紀(jì)下半葉以來，在我國(guó)境內(nèi)（包括臺(tái)灣島）曾發(fā)生了多次強(qiáng)烈地震：1966年邢臺(tái)地震、1975年海城地震、1976年唐山地震……災(zāi)害一次次發(fā)生，但是基于地震預(yù)測(cè)的艱難，人類尚無力阻擋。盡管地震預(yù)測(cè)目前已有一些理論模型，但是這與地震發(fā)生的實(shí)際情況還有很大差距。地震預(yù)測(cè)的困難，在于至今人們尚不能真正厘定不同類型、不同地域所發(fā)生強(qiáng)烈地震的規(guī)律或標(biāo)志，尚難于“撫摸”地震震源處介質(zhì)與結(jié)構(gòu)的“脈搏”，即難于早期知道地震發(fā)生前的破裂過程，及其鄰域的狀態(tài)，并且對(duì)其物理——力學(xué)過程和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)仍然幾乎一無所知。地震預(yù)測(cè)的困難主要表現(xiàn)為三個(gè)方面：
一是入地難，即深入到地球震源深處很難。迄今最深的鉆井是前蘇聯(lián)科拉半島的超深鉆井，達(dá)12.2公里，這與地球平均半徑6370公里相比還是很小的“表皮”，即還是不能直接對(duì)震源處的活動(dòng)進(jìn)行觀測(cè)，而通過地球物理方法精確探測(cè)地震活動(dòng)區(qū)的深部介質(zhì)與結(jié)構(gòu)環(huán)境及其介質(zhì)與結(jié)構(gòu)的屬性對(duì)預(yù)測(cè)未來地震發(fā)生的地點(diǎn)確有著極為重要的意義。
若能在強(qiáng)烈地震活動(dòng)區(qū)布設(shè)深鉆井，在井中放置高精度的儀器，以測(cè)量地震“孕育”、發(fā)生和發(fā)展的深層破裂過程，確具有重要意義。但由于地震發(fā)生的周期是很長(zhǎng)的，這就必須幾年如一日，幾十年如一日，乃至幾百年如一日地堅(jiān)持觀測(cè)和采集數(shù)據(jù)，即連續(xù)地進(jìn)行觀測(cè)方能奏效。
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