咏菊曹雪芹翻译:中国预报地震的成就 2011.03.12. BZRXZ zhuantie

                        中国预报地震的成就   2011.03.12.   BZRXZ   zhuantie

          一、引言

　　地震，人們稱為群災之首，為何人會這樣說呢？我們不難發現很多大自然災害，包括雪崩、山泥傾瀉、海嘯等。這些次生災害都會在地震發生後出現，使災區雪上加霜。地震，是一種極具破壞力的大自然災害，只在一瞬間的時間內，將整個城市的建築物夷為平地，將整個繁榮的城市變成廢墟，將整個人口眾多的城市變得荒涼，蕭條，這都不是其他天然災害所比擬的。好像在本年9月21日，台灣發生了一宗黎克特制7.7級的大地震（原本估計為黎克特制7.3級，但在9月22日修訂為7.7級），死傷人數高達萬多人，多幢大廈倒塌，公路斷裂，人們無家可歸，經濟損失數以十億元計，由此可見地震的破壞力。雖然地震極具破壞力，但身為萬物之靈的人類是不會坐以待弊的，人類在本世紀內不斷研究預報地震的工作，尤其中國在本世紀才進行研究預報地震的工作，但已經取得重大性的突破。俗語有云：“知己知彼，百戰百勝”，我們如要成功地預報地震，我們必先了解地震的成因，方可“對症下藥”。

　　二、地震的成因

　　我們要了解地震的成因，必先了解我們所居住的地球的構造。我們的地球是一個略微有點扁的圓球，它的半徑平均長約6371公里，從赤道到地球中心的距離平均6378.4公里，比從兩極到地球中心要長21.5公里左右。地球裡面的情況很複雜，根據那物質狀況的不同，可以劃分許多圈層，總起來看，常歸納為地殼、地幔、地核三個部份。

　　地殼是岩石構成的，平均厚約33公里。大洋底下的地殼最薄，一般不到10公里，大陸（包括大陸架）這部分地殼較厚，高山區最厚，有世界屋脊之稱的青藏高原測得為70公里左右的厚度。具體分析起來，地殼還可以大體上分為上下兩層，下層主要為玄武岩，一般厚約10公里以內，大陸和大洋底下都有，是一個遍佈全球的圈層。上層主要為花崗岩，是構成大陸的主體，在山區可以相當厚，達到10公里以上，在另一些地區則比較薄，大洋底下更缺少了這一層，地殼的表面還常為泥沙礫石等鬆散堆積物及這些堆積岩所掩蓋，一般很薄，在海底還不到一公里厚，但在高山區也可以很厚，如喜馬拉雅山就有厚達10公里以上的沉積岩。

　　在地幔上部也有一層岩石，可以用橄欖岩作為它們的代表。這個橄欖岩層之下的地幔物質，溫度很高，具有塑性，可以在力的長期作用下以一種半黏性流動的形式，綬慢改變形狀。

　　地幔之下的地核，其外部表現出液體的某些性質，在內部則還可能存在一個半徑為1000公里的固體的內核。

　　把地殼和地幔上部的橄欖岩層合起來計算，總共厚度剛剛接近100公里。這個岩石構成的圈層和整個地球比起來，只不過是薄薄一層表皮，但地震主要就是在其中發生。

　　絕大多數地震發生在地球最剛硬的部分 — 地殼和地幔上部邊緣的岩石層裡面，那裡的岩石在力（地應力）的作用下發生破裂，這個破裂處就成為震源，震動就在這裡開始。

　　剛硬的石為什麼也會破裂呢？

　　首先，正因為它是剛硬的，所以才會破裂。如果它像生麵團那樣有很好的塑性，就不容易破裂了。如果是液體，更無所謂破裂。絕大多數地震都發生在地下70公里以內，特別集中在地下5至20公里上下，這不是偶然的。因為在地下較深的地方，溫度高，壓力大，在長期緩慢的力的作用下，雖是堅硬的岩石也具有一定的塑性，就不那麼容易破裂。

　　岩石具有受力後發生破裂的性質，這是它會破裂的根據，但還得有力作用於它身上才能使它破裂。在地下，存在著各種形式的力的作用，產生多種類形的破裂，但最主要的作用是地殼運動。

　　在地殼運動的過程中，地殼的不同部位受到了擠壓、拉伸、旋扭等力的作用，在那些構造比較脆弱的處所，就容易破裂，引起斷裂變動。這種變動成為地震的主要原因。全世界90%以上的地震，就是由於地殼的斷裂變動造成的，這類地震稱為構造地震。現在我們要預報預防的，主要就是這種構造地震。此外，火山爆發、洞穴坍塌等也可以造成地震，但數量都很少，規模也很小。1

　　三、中國古代的地震預測

　　中國早在周幽王二年（公元前780年）已有地震的記載，2 由此可見地震在遠古的時候已經發生。世界上第一台地震儀是中國東漢時期的天文學家張衡發明的。張衡（公元78─139年），今河南南陽石橋鎮人，東漢時期傑出的自然科學家，在文學上也有一定的成就。他於公元132年發明了世界上第一台觀測和記錄地震的儀器──地動儀。

　　地動儀係以“精銅鑄成，圓徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊，飾以象文山龜鳥獸之形。中有都柱，傍行八道，施關發機。外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍，張口承之。牙機巧制，皆隱在尊中，覆蓋周密無際。如有地動，尊則振龍，機發吐丸，而蟾蜍銜之，振聲激揚，伺者因此覺知。雖一龍發機，而七首不動，尋其方面，乃知震之所在。”從“中有都柱”來看，1800多年以前張衡已經知道應用水平擺的基本原理來記錄地震了，這確實是一件了不起創造！

　　這個地動儀當時置於今之河南洛陽，記錄了公元138年3月1日發生在千里之外的隴西（甘肅）地震。據《後漢書》記載：“嘗一龍機發，而地不覺動，京師學者，咸怪其無徵，後數日驛至果地震隴西，於是皆服其妙。”它不僅測出了這次地震，而且測出了地震的方向，由此可以想見這一地動儀是多麼精確！近代的地震儀在1880年才製成，它的原理和張衡地動儀基本相似，但是時間卻晚了1700多年。可惜的是在這個地動儀驗證後的第二年，張衡便去世了，遺著中沒有留下關於地震和這個儀器的詳細記錄。3

　　四、地震的預報

　　地震和風雨等自然現象一樣，是有前兆的，尤其是強烈地震，總是經歷從量變到質變的過程。人們如果能夠觀測和掌握地震發生的前兆和規律，地震預報就可以獲得解決了。

　　大地茫茫，根據什麼徵兆可以做出地震預報？這是人們十分關心的問題。由於地震是有先兆的，只要我們採用各種有效手段，準確地觀測到未來強震發生的可靠前兆，地震預報就有了使人信服的根據。經過多年的實踐和研究，概括起來，地震前兆現象可以分為微觀現象和宏觀現象兩方面。

　　微觀現象一般包括地應力異常變化，小震活動，地殼形變，地傾斜和海平面變化，以及地下水化學成分、地球物理場、地震波傳播速度和地溫的異常變化等。宏觀現象則包括地下水位的變化、地聲、地光、動物異常、氣象異常等。

　　自然界的各種現象彼此都不是孤立的，上述種種地震前兆也不是互不聯繫的。在探索地震預報的根據時，應該加強綜合研究，去粗取精，去偽存真，抓住問題的實質，才能收到良好的預報效果。

　　地震工作者在某一地區觀測和掌握到了種種強震前兆以後，結合地質構造特點和歷史地震規律，進行綜合研究，就可以從地點、時間、震級三方面比較準確地預報地震了。

　　天氣預報告訴人們什麼地點，什麼時間會發生什麼樣的氣象變化。那麼地震預報呢？地震預報也要求像天氣預報一樣地告訴人們：什麼地點將要發生地震？什麼時間發生地震？地震的強度（震級）有多大？這所講的發震的地點、時間、震級，就是地震預報的三要素。4

　　眾所周知，中國人已將地震預報用於實踐并在防災方面獲得成功，據報導，中國的地震預報是在各種觀測的基礎上分階段進行的，即長期、中期、短期和臨震預報。5

　　預報某一地區幾年至幾十年內，甚至上百年內可能發生地震，叫做地震長期預報。

　　預報某一地區幾個月至幾年內可能發生地震，叫做地震中期預報。地震中長期預報，特別是地震長期預報，它的主要目的是預測出可能發生地震的地區、時間範圍和可能發生的最大地震烈度，並作出某一地區的地震趨勢分折。

　　預報某一地區幾天至幾十天，甚至幾個月內可能發生地震，叫做地震短期預報。

　　預報某一地區幾小時至幾天內可能發生地震，叫做臨震預報。

　　短期預報，特別是臨震預報，要求迅速、及時、準確地確定發震的地點、時間和震級，以便在強震到來之前，採取必要的堅決的預防措施。短期預報要以中長期預報為基礎，而臨震預報又是在短期預報的基礎上進行的。不過，地震預報工作一環扣一環，要嚴格區分開也是不可能的。6

　　五、地震的控制理論與技術

　　要成功地預報地震是困難的，但我們能否控制地震呢？答案是可以的，但是控制地震是十分複雜和十分需時的。控制地震是針對所預測的未來大震，通過沿震源斷裂進行深井注水等手段，引發強度不大的地震，以釋放主震的能量。這方面的工作，國際上尚屬於探索階段，且其實用性值得懷疑。因為若靠引發不致於造成破壞的地震釋放強震的能量，一個7級地震需要引發3萬多個4級左右的地震，或100萬個3級左右的地震。但中國間中有大地震發生，在1990年前的370年內，大約每10.5年就發生一次黎克特制7.5級或以上的地震。發震構造遍及全國各地，地震活動分佈範圍廣，破壞性地震頻度大，地震區內城市與人口密集。因此我國似乎難以應用此減震技術。況且，地殼運動過程中各級構造系統內部與系統間相互作用的複雜方式，場內應力的不均衡分佈及其生消關係，以及應力系統的調整機理都還有很多未知數，採取人工控制地震措施對各種範圍構造體系中的孕震系統究有什麼樣的影響都還沒有搞清楚。人工控制地震談何容易？7

　　六、地震預報技術的進展

　　人工控制地震行不通，故此我們要盡量將地震預報做得最好。現在，中國已進了一個最近的地震活動期。已經發生的幾個破壞性地震，不僅在地震發生頻密的西南地區，而且在過去認為相對穩定的華北地區，也發生了幾次破壞性地震。在1966年至1976年發生在中國的十一個大於黎克特制6.8級的地震，都顯現有地震的地球化學變化前兆。華北地區1966年邢台地震以後，專家大力進行地震預報的研究工作，十年後顯示了效果。1975至1976年間發生的5次地震，除 1976年7月28日的唐山地震外，成功地預報了四次。據說唐山地震前科學家們沒能立即發佈警報的原因，是震前沒有觀測到明顯的前兆現象，而且在當時又正處於政治動亂時期，因而預報失敗。但以記載的前兆現象來看，有接近百分之百的可能性發出預報。

　　70、80年代，中國為了進一步發展和提高地震預報的技術水平，在北京、上海、昆明、蘭州，瀋陽等地建立“電信傳輸地震台網和數據處理系統”。觀察的資料直接由電腦系統作實時聯機和脫機處理，為中長期、短期特別是臨震預報研究提供連續可靠的地震和地震前兆觀測數據，並能對這些數據進行快速分析處理。

　　中國利用衛星遙感資料展開地震地質調查，預報地震也取得可喜成績；在1977年3月羅馬尼亞發生強烈地震，外國專家預測不久還有一次地震，中國專家拫據中國衛星對該地區的震中照片地質分析，推斷該地區在相當時間內不會有大地震，該地區現已五年沒地震，證實中國專家預測的可靠性。

　　中國科學院物理研究所專家呂大炯自1976年唐山大地震後利用激光、地電、電磁輻射、地震雲等手段，作了75次地震預報，其中有幾次對日本地震的預報都得到證實。

　　中國還推行了“地下水預報地震的干擾因素研究”、“大陸地震活動與地震預報的研究”等項目。中國在地震預報方面所取得的成果，已引起日、美同行的注意，並多次來華進行交流，美國學者還與中國在雲南省合作建立一個地震觀測站。我國在預報地震的成就，在此可見一斑。

　　七、預報地震技術的最新進展

　　90年代，中國科學家強祖基率領的研究小組，在七年多的實踐中，運用了衛星遙感、地理訊息系統等高新科技，摸索出了一套獨特的地震短、臨預報方法，並首次成功運用衛星熱紅外增溫震兆技術，預報1990年2月10日發生的5.1級地震。強祖基等人在七年多的時間裡，作出了69次地震短、臨預報，其中35次取得較好的結果，當中包括7級以上的地震三次，6級以上地震十次。在此可見中國預報短、臨地震的準確程度，是位於世界前列的。

　　強祖基等人在國家科委、國家地震局的支持下，在國家衛星氣象中心賃常恭等人的協助下，對地震短、臨預報進行研究。在多年實踐的基礎上，強祖基等人提出了 “氣熱說”：在地震發生前，大範圍岩層受力，地應力的不斷增強導致岩層出現裂縫，使岩石釋放出二氧化碳、甲烷、氫氣和氮氣等氣體。地表電磁場的異常變化會轟擊這些氣體，使它們釋放出熱量，產生熱紅外線異常，而導致震區低空大氣增溫。

　　這些增溫現象，經過衛星紅外掃描儀進行掃描和計算機地理信息系統處理，可以獲取一系列連續熱紅外線圖像，再結合地形、地貌、應力場和其他氣像情況進行分析判斷，確定地震可能發生的地區、震級和時間。目前，他們可以根據這個方法預報我國東部及鄰近地區發生的5.5級以上地震。

　　八、地震預報與預防

　　國家科委組織的專家評審認為，應用衛星熱紅外增溫震兆來做地震短、臨預報，是“地震預報的突破口”，具有廣闊的發展前景。8

　　地震預報的成功只能減少生命傷亡和可轉移財產的損失，不能改變地震的破壞力。破壞性地震的發生是按自然規律進行的，不為人們的意志所轉移，因此，不論地震預報做得多麼好，地震預防還是必要的。

　　城市抗震防災對策可大致分為減輕城市地震災害的基本對策，與地震前後的應急對策兩大部分。基本對策包括土地利用、各類城市單元的總體佈局，老城改造，能源、交通、通訊等生命線工程的體系結構加固，房屋建築的新建設防以及現有工程的抗震加固等。這些對策的運用應能保証城市不斷朝著有利於抗震防災的方向發展。應急對策主要是如何遷就現有的條件，在強震發生前後採取臨時性的拯救措施，通過合理的因素調配與組織救災，控制災情發展，減少損失。在對策運用時應確保關鍵項目或要害項目的抗震防災能力。這些項目包括重要城市上游的大型水庫大壩、泄洪與輸水建築；主要鐵路幹線上的重要橋樑與調度、通訊、變電、給水等建築設施；重要電力樞紐的發電廠、樞紐變電所、超高壓電線、總調度樓；有關國計民生的特別重要的工礦企業；城市供水、通信、交通、醫院、糧食等要害系統的關鍵部位；地震時有可能發生嚴重次生災害（如火災、水災、爆炸、毒氣、病菌及放射性物質擴散等）的受災部位。對此類性質的項目，在抗震防災規則中應優先採取抗震防措施。9

　　九、小結

　　中國是亞洲最大的國家，地大物博，物資豐富。但位於歐亞板塊的邊界，鄰近太平洋板塊和印度板塊，使中國東南地區受到地震的威脅。故此我國有必要加強對地震預報的準確度，對地震作出更快、更準確的預報，以減少人命傷亡和經濟損失。增強對天災的預報能力，可加速中國成為世界上的強國。除此之外，災後的善後工作也同樣重要，加速善後工作，加強樓宇的抗震強度，使樓宇可以抵禦更強大的地震破壞力。中國國家地震局已經肩負這項神聖任務，確保國家有一個抵禦地震天災破壞的安全環境，使祖國不斷建設，邁向富強。

　　1 地震問答編寫組：《地震問答》，（香港，商務印書館，1976年），第9─12頁。

　　2 李善邦：《中國地震》，（北京，地震出版社，1981年），第2頁。

　　3 《地震問答》，第57─58頁。

　　4 《地震問答》，第50─51頁。

　　5 淺田敏編著：《地震預報方法》，（北京，地質出版社，1987年），第246頁。

　　6 《地震問答》，第51─52頁。

　　7 李鄂榮，姚清林：《中國地質地震災害》，（長沙，湖南人民出版社，1998年），第361至362頁。

　　8 中華人民共和國年鑑編輯部：《中華人民共和國年鑒1998》，（北京，中華人民共和國年鑑社，1998年），第765頁。

　　9 李鄂榮，姚清林：《中國地質地震災害》，第363頁