為什么面對(duì)地震,人類總是束手無策？.doc

為什么面對(duì)地震，人類總是束手無策？8月3日16:30，云南昭通市魯?shù)榭h龍頭山鎮(zhèn)發(fā)生6.5級(jí)地震，截至目前，地震遇難人數(shù)達(dá)391人。為什么近年來大地震似乎頻繁爆發(fā)，而我們面對(duì)地震又幾乎總是束手無策呢？科學(xué)大眾雜志不久前刊發(fā)的采訪中國科學(xué)院院士、著名地球物理學(xué)家滕吉文的這篇報(bào)道，或許能讓我們從更客觀、更深入的角度來認(rèn)識(shí)地震。Q:為什么最近10年， 平靜的地球總是大發(fā)脾氣，強(qiáng)地震頻發(fā)？自進(jìn)入21世紀(jì)以來，即近10年的時(shí)間，在全球范圍內(nèi)強(qiáng)烈地震頻頻發(fā)生，特別是環(huán)太平洋地震帶和地中海喜馬拉雅南亞地震帶，7級(jí)以上強(qiáng)震頻繁發(fā)生：2010年1月13日， 海地7.3級(jí)地震; 2010年2月27日，智利8.8級(jí)地震;2011年3月11日，日本本州島附近海域9.0級(jí)特大地震特別是2004年蘇門答臘9.3級(jí)特大地震的發(fā)生，打破了全球范圍內(nèi)近50年來未發(fā)生過8.5級(jí)大地震的異常平靜。2000年以來，全球大地震更加頻繁了，共發(fā)生6次8.0級(jí)以上地震這標(biāo)志著全球范圍內(nèi)已進(jìn)入強(qiáng)烈地震活躍期。從目前的規(guī)律看，全球每年發(fā)生大概5萬次左右的大小地震。平均起來，7級(jí)以上1020次、8級(jí)以上12次。地球似乎由之前的“靜音”狀態(tài)調(diào)成了“振動(dòng)”狀態(tài)，頻發(fā)地震，主要是因?yàn)榈厍蚴冀K處于一個(gè)不斷運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)中，地球內(nèi)部在不停頓地進(jìn)行著物質(zhì)與能量的交換而造成的。在地球物理研究中，有著名的三大學(xué)說（理論），即發(fā)軔于奧地利學(xué)者魏格納的大陸漂移學(xué)說、日本學(xué)者提出的海底擴(kuò)張理論，以及以這兩者為基礎(chǔ)的板塊構(gòu)造假說。根據(jù)大陸漂移學(xué)說，大陸一直是在漂移，始終處于一個(gè)“悲歡離合”的過程。非洲、南美洲、南極洲、澳大利亞最初也是在一起，只不過是經(jīng)過2.5億年的海陸變遷之后，才形成了現(xiàn)在這個(gè)狀態(tài)。有人提出，再過2.5億年，地球會(huì)是什么樣子？根據(jù)大陸漂移學(xué)說，2.5億年后，南京或許已不在現(xiàn)在所處的位置了，坐標(biāo)系會(huì)完全改變了。和大陸一樣，海底也并不是一直穩(wěn)定的，它也在不斷地?cái)U(kuò)張。根據(jù)板塊構(gòu)造假說，大陸和海洋分為很多塊體，而且塊體在不斷運(yùn)動(dòng)的過程中，會(huì)發(fā)生碰撞。日本發(fā)生9.0級(jí)大地震，就是由于兩大板塊錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生的。此次地震是日本地震記錄史上震級(jí)最高的一次，為在板塊交界處發(fā)生的逆斷層型地震。太平洋板塊在日本海溝俯沖入日本下方，并向西侵入歐亞板塊。太平洋板塊每年相對(duì)于北美板塊向西運(yùn)動(dòng)數(shù)厘米，正是運(yùn)動(dòng)過程中的能量釋放導(dǎo)致此次大地震。震源與震中我們?cè)诘乇硭姷降谋姸嗑坝^和現(xiàn)象,如高山、深谷、河流、湖泊、海洋和那壯觀的海陸變遷，以及各種地質(zhì)現(xiàn)象和地球物理場(chǎng)表征。這一系列異?，F(xiàn)象展布和其形成與運(yùn)動(dòng)的軌跡，都是地球內(nèi)部物質(zhì)交換、能量交換及其物理-力學(xué)-化學(xué)作用的深層過程與動(dòng)力學(xué)回應(yīng)的產(chǎn)物。Q:為什么面對(duì)地震，人類總是束手無策，很難預(yù)測(cè)地震的發(fā)生？地震預(yù)測(cè)是一個(gè)世界級(jí)難題，當(dāng)今仍有兩種截然不同的觀點(diǎn)：可預(yù)測(cè)和不可預(yù)測(cè)。在這個(gè)問題上，美國人分兩派，中國人也存在兩派。地震之所以很難預(yù)測(cè)，其難點(diǎn)主要在以下幾個(gè)方面：首先是入地難。對(duì)人類來講，上天、入地、下海，這是人類向地球和宇宙挑戰(zhàn)的三大壯舉。目前我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了上天、下海，其實(shí)上天、下海很不容易，可是入地更為艱難。兩彈一星元?jiǎng)?、中國科學(xué)院地球物理研究所首任所長趙九章先生曾引用白居易長恨歌中兩句詩來形容地球物理學(xué):“上窮碧落下黃泉，兩處茫茫皆不見”。意思是說，我們研究的東西（地球內(nèi)部）都看不見，只能靠地表觀測(cè)以及數(shù)據(jù)的反演，去了解地球內(nèi)部的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)，以及物質(zhì)能量的交換與變遷。因?yàn)榈卣鹫鹪窗l(fā)生在地下很深的地方，在中國主要是淺源地震，僅30千米左右。而在我國西部的某些地區(qū)以及青藏高原東部有中源地震，震源約在200 300千米左右的深度。只有東北邊的綏芬河有深源地震，震源達(dá)到600千米左右，其他地方都基本都是淺源地震。可即使是10千米、20千米的淺源地震，我們也無法鉆到地下10千米的地方，看看它到底是怎么回事，所以入地很難。第二是大地震的非頻發(fā)性。從事地震的人都希望發(fā)生大地震的樣本多一些，好從中總結(jié)規(guī)律，摸清其中的機(jī)理?？捎植幌Ｍl(fā)生地震，正如1835年3月，進(jìn)化論的開創(chuàng)者達(dá)爾文在剛剛發(fā)生過強(qiáng)烈地震的智利康塞普西翁市，面對(duì)一片廢墟感慨道：“通常幾萬年的變遷，但在這里只用一分鐘就毀滅了?！痹僬f地震的震級(jí)大小也不是人類可控制的，因此很矛盾。第三是震源機(jī)制的復(fù)雜性。比如日本這次地震，主要是由于兩大板塊上下碰撞造成的。但各地震的機(jī)理不一樣，盡管地震預(yù)測(cè)目前已有一些理論模型，但是和實(shí)際還有很大差距。這些都是橫亙?cè)诘卣鹂茖W(xué)工作者面前的重重險(xiǎn)阻，使得地震預(yù)報(bào)充滿艱難性。而全球范圍內(nèi)地震趨勢(shì)，特別是在東南亞及周邊地域是強(qiáng)烈地震相對(duì)集中地區(qū)，地震的發(fā)生是值得關(guān)注的。Q:迄今為止，歷史上有沒有成功預(yù)測(cè)地震發(fā)生的實(shí)例？有，這里我們舉兩個(gè)地震預(yù)測(cè)的例子，首先是我國的遼寧海城地震。1975年2月4日19時(shí)36分，遼寧海城發(fā)生7.3級(jí)地震。這次地震發(fā)生之前，離海城120米左右的地震臺(tái)，記錄到幾個(gè)很小的地震，過了幾天記錄到了幾十個(gè)小地震，又過了幾天，記錄到了幾百個(gè)小地震，又過了一段時(shí)間，在地震分布圖上已經(jīng)數(shù)不清到底發(fā)生了多少次地震。在此情況下，遼寧省地震局向省委報(bào)告，由省委發(fā)出警報(bào)海城即將發(fā)生地震。據(jù)估計(jì)，這次成功的預(yù)報(bào)至少減少了10萬人的傷亡。這是人類歷史上第一次做出的具有減災(zāi)實(shí)效的成功預(yù)報(bào)，也是全球預(yù)報(bào)強(qiáng)地震最成功的一次，更是第一次，得到了世界的公認(rèn)。美國帕克菲爾德地震也是歷史上預(yù)測(cè)成功的一次地震。帕克菲爾德處于美國西海岸圣安德列斯斷層附近，這個(gè)小鎮(zhèn)很小，只有37個(gè)人，在有儀器記錄以前，也發(fā)生過3次6級(jí)以上的地震，即1857年、1881年和1901年帕克菲爾德地震。而有儀器記錄以來，也發(fā)生過3次6級(jí)以上的地震，即1922年、1934年和1966年帕克菲爾德地震，平均每22年便有規(guī)律地發(fā)生一次帕克菲爾德地震。美國地質(zhì)調(diào)查局在此建立了地震預(yù)測(cè)試驗(yàn)場(chǎng)，匯集了大量的專家，并在靠近所預(yù)測(cè)的帕克菲爾德地震未來震中的地方，使用大地測(cè)量方法、應(yīng)變儀、傾斜儀等前兆儀器，做長期、連續(xù)、精確的地殼應(yīng)變測(cè)量，希望能記錄下任何可能的前兆性滑移的應(yīng)變資料以驗(yàn)證理論。地震波多方觀測(cè)之后，他們預(yù)報(bào)在1988年到1993年間會(huì)發(fā)生一次6級(jí)左右的地震，事實(shí)上這幾年中一直沒有地震過，直到2004年才發(fā)生了一次地震，但科學(xué)家們考慮到預(yù)報(bào)地震的位置是對(duì)的，與之前發(fā)生的6次地震相比，地點(diǎn)一致，破裂也發(fā)生在同一斷層上，震級(jí)也是對(duì)的，所以這次預(yù)報(bào)也算成功。大家想想，晚了這么多年的地震預(yù)報(bào)還算是成功，說明地震預(yù)報(bào)實(shí)在是太難了。Q:既然地震這么難預(yù)測(cè)，那以后漫漫長路，地震研究者將如何進(jìn)一步提高地震預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)度呢？作為地球內(nèi)部爆發(fā)的災(zāi)害之一，地震帶給人們的猝不及防和觸目驚心的破壞和劇痛。但地震在給人類帶來災(zāi)難的同時(shí)，卻像一盞明燈，照亮人類無法進(jìn)入的地球內(nèi)部。地震發(fā)生時(shí)，首先出現(xiàn)的是上下震動(dòng)的P波，震動(dòng)幅度比較小，過一會(huì)兒后，水平運(yùn)動(dòng)的S波就到了，才會(huì)造成較大的破壞。如果能夠?qū)崿F(xiàn)利用P波和S波出現(xiàn)的時(shí)差來進(jìn)行地震預(yù)警，這其中最短也有10秒左右，最長不超過1分鐘，對(duì)于大地震來說，即便是小于1分鐘的時(shí)間差也能減少不少損失。因此，目前國家地震局正計(jì)劃在全國再增加3 000個(gè)地震臺(tái)（網(wǎng)），保證全國每個(gè)縣城至少有一個(gè)臺(tái)（網(wǎng)），一旦遇到突發(fā)狀況，哪怕只是局部地區(qū)發(fā)出預(yù)警，也可以減少很大的損失。目前日本和美國也都在從事這方面的研究。通過觀測(cè)地震波，就可以確定地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。通過對(duì)地震波的研究，人類在不久的將來有望實(shí)現(xiàn)地震預(yù)警，為地震避難，找到1分鐘的提前逃生時(shí)間。除了地震預(yù)警，科學(xué)家們還在從事地震預(yù)測(cè)方面的研究。當(dāng)前，美國已在圣安德烈斯斷層地區(qū)，日本在東京地區(qū)進(jìn)行深井觀測(cè)，期望能早期獲得地下微小破裂的響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)地震預(yù)報(bào)，而中國科學(xué)家也在相關(guān)方面進(jìn)行努力研究。盡管地震預(yù)測(cè)的難度很大，特別是短期和臨震的預(yù)測(cè)遠(yuǎn)沒有過關(guān)，但我不認(rèn)為“地震是不可預(yù)測(cè)的”。我們必須刻苦奮進(jìn)，把握地震預(yù)報(bào)的切入點(diǎn)：越過地平線，不停息地去“撫摸”強(qiáng)烈地震發(fā)生與發(fā)展的“脈搏”。也就是說，在地震發(fā)生的地方，首先要看看深部介質(zhì)的組成是什么、性質(zhì)是什么、結(jié)構(gòu)是什么，從而推測(cè)發(fā)生地震的時(shí)間。地震科學(xué)工作者從來都未曾忘記過這是自己的天職。愛因斯坦曾說過：“世界的永恒的奧秘就在于它的可理解性。”地震預(yù)測(cè)亦是如此。（本文來自科學(xué)大眾記者白玉磊、陸艷對(duì)中國科學(xué)院院士、著名地球物理學(xué)家滕吉文的采訪，原文刊發(fā)于科學(xué)大眾雜志）人物簡介：藤吉文院士滕吉文，著名地球物理學(xué)家、中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員、研究生院教授、吉林大學(xué)教授、中國科學(xué)院研究生院教授。長期從事地球物理學(xué)研究，特別在地球深部物理與地球動(dòng)力學(xué)研究中有較深造詣。先后主持過和正在主持國家、中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委等多項(xiàng)重大和重點(diǎn)研究項(xiàng)目與國際合作項(xiàng)目。曾多次獲得國家自然科學(xué)和中國科學(xué)院自然科學(xué)、重大成果與科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、特等獎(jiǎng)、攻關(guān)獎(jiǎng)。世界歷史上典型大地震的回顧：1906年4月18日，美國舊金山8.3級(jí)大地震；1920