马宗晋:我坚信地震预报可以实现

洪蔚

2009年05月11日10:43  来源:中国科学报

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  “不能因为现在报不出来,就判定以后也报不出来,任何事情都会有一个过程,地震预报和研究工作也会有一个过程,一个从不清晰到清晰的过程。”

  作为“973”项目“汶川地震发生机理及其大区动力环境研究”首席科学家,中科院院士马宗晋在接受《科学时报》采访时说,汶川地震对我国地震科学界造成很大震动。一年来,围绕汶川地震的各种探讨、争议一直没有停止过,截至目前,收集起来的各种舆论、建议、观点甚至批评等,不下千份。

  “我年纪大了,本来不想再接手大项目的。”马宗晋说,“但去年的地震,使我在这一年里深感身上的责任以及肩负的压力。”

  看不见的震源

  “汶川地震发生机理及其大区动力环境研究”是目前最大、最全面的针对地震展开的基础研究项目。谈起项目背景时,马宗晋首先简单回顾了地震科学的难题与我国地震研究兴起的历史过程。

  马宗晋:地震研究最难的点,就是对象的不可视性。一般来说,地震发生在地层下10公里上下的位置,这种深度是人类目前无法观察到的。对象的不可入性,使地震科学的研究对象、实体进入不到实验室,无法通过实验得到准确的结论。

  全球都在关注震源问题,各国都根据自己的不同情况提出了不同的研究重心,比如美国科学家特别强调应力应变的问题,希腊科学家则试图从地热、地磁问题上找到突破口,都是把某种物理单元作为了解震源的根据。世界各国都普遍存在一种现象,即在一段时间内朝着某一方向努力,但大多是在一段时间后由于没有明确的进展,甚至转向其他领域,而放弃了地震研究。

  由于地震研究对象的不可入性和复杂性,科学家们往往最终走向了还原论思想,把地震问题分解成力学、热学等单一的领域,甚至分解成单一的问题。然而,地震是一个复杂的总和问题,还原论的方式很难对其进相对完整的解释。

  去年冬天,马宗晋和自己的老师王仁先生在北大未名湖一边溜冰一边探讨地震研究的方法论问题,两人一致认为,要想真正解决地震问题,就必须把地震当成一个整体,进行多方探讨。他们提出的“汶川地震发生机理及其大区动力环境研究”,有可能体现这样一种“多方探讨”的思想。

  从邢台到汶川

  多年来,我国地震科学在世界上有着显著的地位,而我国地震科学的兴起,却不过是近40年的事。1966年邢台地震发生时,我国专门从事地震研究的科学家不过十数人,在那之后,经多方学者探讨,涌出了“地震是可以预报”的思想,这个思想也才正式提到地学家面前,地震科学迅速壮大起来。

  马宗晋:1966年邢台地震造成8000多人死亡,周恩来总理三次到地震现场视察,看到在当地进行数据收集的不过是少数年轻的学生,拿着非常简单的设备在工作。

  当时我国的地震科学整体都非常薄弱,专门从事地震研究的不过是中科院地球物理所一个小组,十几个人而已,此外还有几位老先生在新中国成立前到国外学习过地震。当时先从地球物理所这十几个人中抽出一人,送去苏联学习地震科学。

  那个时候,关于地震是否可以预报,争议很大。关心地震工作的李四光坚定地提出了“地震是可以预报”的主张,他的主张在当时可以说是独排众议。

  于是,总理下令从中科院、地矿部、石油部和测绘局等部门抽调出2000多人,组建研究地震队伍。当时的中国科学院院长在首都体育馆召开了一个动员会,号召所有能与地震相关的领域都参与到地震研究中来。一时间,地震研究几乎囊括了数、理、化、天、地、生所有的学科领域。

  马宗晋:也就是从那时起,除了科学的思考,通过观察动物和天气反应进行地震预报开始在我国兴起。于是,我国的地震预报逐渐发展为两种方法并存的局面,一种方法是以自身研究所长进行地震机理研究,另一种是从宏观观察的方式,以日常经验出发,走经验预报的道路。

  在1975年海城地震较成功的预报中,两种途径同时发挥了作用。那正是春节前,当地政府宣传避灾,同时还调动了多支电影放映队,在打谷场上放电影,使群众离开房,用种种方式引导避灾。就在当天晚上真的发生了大地震,预报使伤亡人数降低了近10万。这是我国也是世界上唯一一次对地震的成功预报。

  马宗晋:然而,海城地震的先兆有些特殊。当时正是寒冬,是爬行动物冬眠的时候,海城冰面上却出现了上百条蛇。当地人饲养的驯鹿也在围栏内疯狂奔跑,以至相撞造成大量伤残,却依然狂奔不止。这种极端夸张的反应,在地震先兆中并不多见。

  发生地震前,动物肯定会因为恐惧不安等原因出现异常反应,然而,难以判断的是,动物也会因其他原因有异常反应。目前,人们无法分辨动物的异常反应是否是地震的先兆。

  1966年邢台地震前,马宗晋从事地质裂缝研究,因为这些“缝缝洞洞”和地震有相当多的关联。邢台地震后,他也被抽调出来专门从事地震研究。2008年汶川地震后,在温家宝总理的指示下,组建了30多人的“汶川地震专家委员会”,马宗晋被总理点名当了委员会的负责人。

  专家委员会从组织起来到解散,前后5个月。任务完成后,马宗晋请示总理解散专家委员会,总理表示:你们可回原单位了,但你们还要继续从事地震研究。于是,在这个专家委员会的基础上,“973”项目“汶川地震发生机理及其大区动力环境研究”正式立项,参与项目的人员,除了委员会的30人外,增加到70多人。

  地震预报:项目的“灵魂”

  全面、多角度地进行研究,是“汶川地震发生机理及其大区动力环境研究”项目的特点。研究内容从汶川地震的各个局部问题逐渐放大,直到全球,并最终将目标放在了解决地震预报的难题上。

  这个项目一共5个课题,前三个是原来专家委员会所做工作的继续和深化。主要着眼于震区自身的状况。其中有三个大问题:第一,“汶川主余震序列的特点和发生机理研究”就是要解决汶川地震发生的具体情况,它的发生过程。包括研究震源地震波传播方式,解释能量释放的复杂过程,对这个地区未来两三年内是否还会有震级较大的地震发生进行评估与分析。第二,“龙门山地质构造断裂带及其与汶川孕震动力条件分析”,简单说,就是要解决龙门山这300公里的断裂层究竟是什么形态的问题,并对其进行准确、详细的描述。第三,“中亚大陆强震构造格局及其动力环境”,汶川地震发生于我国最大的地震带上,这个地震带是北起贝加尔湖,向南扩展到云南。藏蒙高原是一个大三角形,三角形的三边地层厚度从六七十公里骤降到三四十公里,这三边上都是8级以上强地震的多发地带。为什么地震会在这个三角形边缘上频繁发生,它的力量从哪里来,是这个课题要解释的问题。

  如果说,前三个问题集中在汶川地震的机理问题上,第四个问题,“全球深部地球物理场及其非对称的动力作用与汶川地震的关系”,将研究视野拓展到了全球。特别值得一提的是,这个研究方向是我国地震科学家多年来努力探索的。

  早在上世纪80年代,马宗晋在一次国际会议上将自己发现的北半球中纬度带内的四大高原的地震密集区和构造形态的相似性报告给国际同行,当即吸引了众多同行的关注。为解释这个规律,马宗晋带记者来到一张全球地震分布图前。

  马宗晋:从这张图上可以看出,除藏蒙高原这个三角形外,在中亚、欧洲各有一个这样的三角形。欧亚大陆上接连三个这样的三角形,直达欧洲西岸。这三个三角形有很多相同之处:首先,它们的纬度位置几乎相同,以北纬35度为中心带;最重要的一点,它们的三个边缘,都是较大震级的地震的多发区带,汶川地震也是处在三角形的边缘上。

  再向西看,隔着大西洋的美洲大陆,在落基山的东侧,也有这样一个近于三角形的高原,其纬度位置与欧亚大陆的三个三角形基本一致,它的东西边也同样是地震多发的地带。总体来看,这样的四个地震密集区,几乎贯穿了整个北半球的大陆地区。

  这种分布应该说与地球的内部运动相关,整个地球是南半球热、北半球冷,地球内部从南向北运动,这是大陆板块运动的基本原理与力量来源。基于这种规律,我们试图从地球深部的物理场上,对地震发生的根本问题和原因进行探讨。然后,再从全球收拢到我国的具体问题,这样可以站在更高的角度解释和分析地震的机理和成因。

  项目第五个课题——“汶川地震相关信息分析与大陆区大震预测途径探索”,可以说是整个项目的“灵魂”。马宗晋亲自出任该课题的负责人。这个课题要把历史上发生过的大地震进行回顾和仔细研究分析,并以前四个课题的进展为基础,探索地震预报的途径。他秉承了李四光的坚定信心,相信地震是可以预报的观念。

  马宗晋:目前,地震预报是争议最大的问题,我们所做的一切,就是为了打好基础。不能因为现在报不出来,就判定以后也报不出来,任何事情都会有一个过程,地震预报和研究工作也会有一个过程,一个从不清晰到清晰的过程。我坚信地震预报是可以实现的,但可能要通过几代人的不懈努力,针对不同类型的地震,逐步、分别地取得预报成就。

(责编:赵竹青)
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