防震減災(zāi)：基于下一次強(qiáng)震地點(diǎn)預(yù)測(cè)并施以區(qū)域建筑抗震設(shè)防的對(duì)策思路

蔡作馨

(福建省地震局寧德地震臺(tái)，寧德 352101)

防震減災(zāi)：基于下一次強(qiáng)震地點(diǎn)預(yù)測(cè)并施以區(qū)域建筑抗震設(shè)防的對(duì)策思路

蔡作馨

(福建省地震局寧德地震臺(tái)，寧德 352101)

分析認(rèn)為，“針對(duì)下一次強(qiáng)震將要發(fā)生的地點(diǎn)實(shí)施區(qū)域建筑抗震設(shè)防”應(yīng)為現(xiàn)階段中國(guó)防震減災(zāi)尋求突破在基本對(duì)策上的一種合理選擇。這一思路的關(guān)鍵是需要準(zhǔn)確地知道下一次強(qiáng)震將要發(fā)生在哪里，而不必知道將發(fā)生在何時(shí)(文中姑且將回答這一問(wèn)題的地震預(yù)測(cè)稱為“第三類地震預(yù)測(cè)”)。按照“排除法”的思路，分析得到了“強(qiáng)應(yīng)力、強(qiáng)介質(zhì)、大規(guī)模、且呈嚴(yán)重閉鎖狀態(tài)的斷層，其中地應(yīng)力呈持續(xù)強(qiáng)勢(shì)集中的部位，將是下一次強(qiáng)震最可能發(fā)生的地點(diǎn)”的邏輯推斷。尋找符合上述特征的地點(diǎn)，可通過(guò)“斷層研究、地應(yīng)力測(cè)量和跨斷層形變測(cè)量”3個(gè)方面技術(shù)手段的綜合應(yīng)用。所涉及的具體技術(shù)似已具備可行性。從而就現(xiàn)階段中國(guó)防震減災(zāi)尋求突破提出了一種可以付諸試驗(yàn)的解決思路，以供討論與參考。

防震減災(zāi)基本對(duì)策 下一次強(qiáng)震地點(diǎn) 針對(duì)性設(shè)防 第三類地震預(yù)測(cè)

在中國(guó)現(xiàn)階段基本國(guó)情的背景下，有沒(méi)有可能使唐山地震、汶川地震和玉樹地震所造成的那一類嚴(yán)重地震災(zāi)害不再重演?本文是筆者關(guān)于這一問(wèn)題的粗淺思考，得到的答案是相對(duì)樂(lè)觀的。

1 關(guān)于防震減災(zāi)尋求突破的基本對(duì)策選擇

毫無(wú)疑問(wèn)，在現(xiàn)階段，欲避免象唐山地震、汶川地震和玉樹地震所造成的那一類嚴(yán)重地震災(zāi)害重演，有賴于某種容易見(jiàn)效的防震減災(zāi)基本對(duì)策的實(shí)施，或者是已在探索中的防震減災(zāi)基本對(duì)策能夠在短期內(nèi)取得實(shí)質(zhì)性的突破。從已有的認(rèn)識(shí)出發(fā)，由于強(qiáng)震成災(zāi)的基本因素和防震減災(zāi)的基本手段都相對(duì)比較明確，大體上只能從現(xiàn)有已被廣泛討論的有關(guān)防震減災(zāi)的基本對(duì)策思路中尋找實(shí)現(xiàn)突破的新的可能與途徑。

現(xiàn)在，中國(guó)大規(guī)模試驗(yàn)的地震預(yù)報(bào)還只是屬于概率預(yù)報(bào)，而且準(zhǔn)確率很低。筆者以為，且不論其科學(xué)性如何，此類概率預(yù)報(bào)對(duì)于指導(dǎo)已經(jīng)或正在逐步習(xí)慣現(xiàn)代化生活的龐大人群進(jìn)行疏散避震，很難具有實(shí)用性。由此亦不難理解為什么“海城地震預(yù)報(bào)”很難再版。所以，從實(shí)用性來(lái)講，要研究地震短臨預(yù)報(bào)的話，就應(yīng)該研究基于地震成因機(jī)制的物理預(yù)報(bào)，但據(jù)稱，這在現(xiàn)在還處于“理論研究”階段。即使后者在將來(lái)有可能被攻克，那也要等到經(jīng)歷了許多次強(qiáng)烈地震，為強(qiáng)震發(fā)生地點(diǎn)和時(shí)間的預(yù)報(bào)模型的建立準(zhǔn)備了必要的研究樣本之后，很難企望其對(duì)于現(xiàn)階段防震減災(zāi)的尋求突破會(huì)有所幫助。何況，隨著社會(huì)發(fā)展帶來(lái)的社會(huì)財(cái)富的日益積累，單憑這一對(duì)策還無(wú)力避免因建筑物遭受破壞而造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失。

汶川地震后不久，謝禮立院士曾指出：“我們要用正確的方法來(lái)指導(dǎo)防震減災(zāi)的實(shí)踐，要將主要的精力放在采用土木工程方法上，而不要將它寄托在目前或今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)都做不到的地震預(yù)報(bào)上?！睙o(wú)疑，建筑抗震設(shè)防乃防震減災(zāi)之上策。

然而，就近期的汶川地震和玉樹地震所反映的現(xiàn)狀而言，幾無(wú)抗震能力的各類建筑尤其是舊建筑仍普遍存在。即使是按照地震基本烈度區(qū)劃或地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此類工程建筑進(jìn)行抗震能力改造，在中國(guó)由于涉及區(qū)域范圍甚大，仍然受到現(xiàn)階段財(cái)力、物力以及時(shí)間等因素的制約。

于是，筆者特提出“針對(duì)性設(shè)防”的思路，即根據(jù)下一次強(qiáng)震發(fā)生地點(diǎn)的中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，對(duì)局部的相關(guān)區(qū)域進(jìn)行建筑抗震設(shè)防(加固)。這是把有限的財(cái)力用在刀口上的思路。在“刀口”找得準(zhǔn)的情況下，只需要在現(xiàn)在的國(guó)力下并不是太難解決的有限財(cái)力的支撐，便可以取得建筑抗震設(shè)防的防震減災(zāi)效果。其惟一需要解決的問(wèn)題是下一次強(qiáng)震發(fā)生地點(diǎn)的中長(zhǎng)期準(zhǔn)確預(yù)測(cè)問(wèn)題。當(dāng)然，這同樣需要確定性物理預(yù)測(cè)，而不是現(xiàn)有的低準(zhǔn)確率的“經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)”或“概率預(yù)測(cè)”。有必要指出，雖然這里也涉及到地震預(yù)測(cè)問(wèn)題，但很顯然，這種預(yù)測(cè)只需回答下一次強(qiáng)震將要發(fā)生在哪里，而不必告知將發(fā)生在何時(shí)，這是與通常所說(shuō)的包含地震三要素的地震預(yù)測(cè)以及地震烈度區(qū)劃都有區(qū)別的不同概念，為敘述方便，不妨將其稱為“第三類地震預(yù)測(cè)”(同時(shí)把通常所稱的包含地震三要素的長(zhǎng)、中、短、臨地震預(yù)測(cè)和地震烈度區(qū)劃分別稱為“第一類地震預(yù)測(cè)”和“第二類地震預(yù)測(cè)”)。如果所述“第三類地震預(yù)測(cè)”問(wèn)題在現(xiàn)階段得以解決的可能性存在，那么，把“針對(duì)性設(shè)防”這一基本對(duì)策作為現(xiàn)階段中國(guó)防震減災(zāi)的突破口，則是一種合理的選擇。

2 下一次強(qiáng)震地點(diǎn)預(yù)測(cè)方法的構(gòu)建思路

接下來(lái)，在“針對(duì)性設(shè)防”這一基本對(duì)策思路下，關(guān)鍵問(wèn)題在于如何解決下一次強(qiáng)震發(fā)生地點(diǎn)的中長(zhǎng)期準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。從物理基礎(chǔ)出發(fā)尋找(預(yù)測(cè))下一次強(qiáng)震將要發(fā)生的地點(diǎn)，或許會(huì)有多種途徑，本文僅從地學(xué)和力學(xué)中人們已有的有關(guān)普遍認(rèn)知出發(fā)，至少可以找到如下3條線索：

(1)“發(fā)生地震的地方一定有斷層，有斷層的地方不一定都有地震?！薄敲?，沒(méi)有斷層的地方首先可以排除在外。

(2)“引發(fā)地震的直接原因是地應(yīng)力的作用?！薄敲矗貞?yīng)力不強(qiáng)的斷層和斷層中地應(yīng)力不強(qiáng)的部位也可以排除。

(3)“阻礙斷層運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)障礙在足夠強(qiáng)的地應(yīng)力作用下的瞬間被克服，是強(qiáng)震;弱障礙在并不太強(qiáng)的地應(yīng)力作用下的瞬間被克服，是弱震;摩擦力較小的斷層在地應(yīng)力作用下比較容易發(fā)生緩慢位移，更不會(huì)發(fā)生強(qiáng)震?！薄敲?，弱介質(zhì)、小規(guī)模和易滑動(dòng)的斷層也都可以排除。

綜上，在“排除法”思路下，排除掉那些可以斷定不可能發(fā)生強(qiáng)震的地點(diǎn)之后，可以得出結(jié)論：強(qiáng)應(yīng)力、強(qiáng)介質(zhì)、大規(guī)模、且呈嚴(yán)重閉鎖狀態(tài)的斷層，其中地應(yīng)力呈持續(xù)強(qiáng)勢(shì)集中的部位，將是下一次強(qiáng)震最可能發(fā)生的地點(diǎn)。當(dāng)然，這只是一種粗略的描述。

為了尋找符合上述特征的地點(diǎn)，大體上涉及斷層研究、地應(yīng)力測(cè)量和跨斷層形變測(cè)量這3個(gè)方面技術(shù)手段的綜合應(yīng)用。再接下來(lái)需要考慮的問(wèn)題，便是這些手段的實(shí)際應(yīng)用是否存在某些具體技術(shù)上的障礙。

3 關(guān)于具體技術(shù)應(yīng)用的討論

上述涉及到的斷層研究、地應(yīng)力測(cè)量和跨斷層形變測(cè)量3個(gè)方面的技術(shù)手段，都不是尚未開發(fā)的新概念，在國(guó)內(nèi)外、地震系統(tǒng)內(nèi)外，早就有許多相關(guān)的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)。這意味著，本文提出的對(duì)策思路，在所涉及的具體技術(shù)應(yīng)用方面，首先至少在邏輯上是不成問(wèn)題的。即使其中某項(xiàng)技術(shù)可能還存在或者在試驗(yàn)過(guò)程中新發(fā)現(xiàn)這樣那樣的缺陷，也會(huì)有專業(yè)研究機(jī)構(gòu)可以為此進(jìn)行科技攻關(guān)以求解決。為了對(duì)本思路作深入探討，下面不妨對(duì)有關(guān)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用方面的可行性再試作進(jìn)一步的分析。

首先，有必要注意到，由于破壞性強(qiáng)震通常發(fā)生在地下10～20km深處，前面分析得到的關(guān)于下一次強(qiáng)震最可能發(fā)生的地點(diǎn)的諸項(xiàng)特征，在本質(zhì)上應(yīng)該是指相應(yīng)深度處的地質(zhì)狀態(tài)。所以，相關(guān)技術(shù)手段的應(yīng)用，其目的在本質(zhì)上也應(yīng)該是要了解相應(yīng)深度處的有關(guān)信息。這就產(chǎn)生了又一個(gè)問(wèn)題，即人們通過(guò)在近地表的研究和測(cè)量能否達(dá)到上述目的?對(duì)此，關(guān)于其中的斷層研究和跨斷層形變測(cè)量這2個(gè)相對(duì)成熟的領(lǐng)域似乎并沒(méi)有什么疑問(wèn)，而對(duì)于近地表地應(yīng)力測(cè)量的意義則尚存懷疑。

另外，據(jù)普遍認(rèn)識(shí)，一次強(qiáng)震在發(fā)生之前，存在一個(gè)長(zhǎng)期的逐步孕育過(guò)程;或者說(shuō)地震這一力學(xué)過(guò)程，包括地應(yīng)力的積累和增強(qiáng)以及在地應(yīng)力作用下的斷層活動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。所以，所述地應(yīng)力測(cè)量和跨斷層形變測(cè)量，至少對(duì)于己經(jīng)被初步圈定的疑似地點(diǎn)而言，一個(gè)動(dòng)態(tài)的跟蹤監(jiān)測(cè)過(guò)程是必要的。這意味著相關(guān)技術(shù)應(yīng)具有能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)測(cè)量的能力。其中，跨斷層形變測(cè)量通過(guò)GPS的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量已是不成問(wèn)題的。

這樣，只剩下一個(gè)“地應(yīng)力測(cè)量”問(wèn)題還有待繼續(xù)討論。其實(shí)，大概是因?yàn)闇y(cè)量技術(shù)的某些缺陷，例如費(fèi)用昂貴、耗時(shí)、測(cè)量結(jié)果欠穩(wěn)定以及不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)測(cè)量等(把已有的能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)測(cè)量的“鉆孔應(yīng)變”理解為“地應(yīng)力測(cè)量”其實(shí)是個(gè)誤區(qū))，地應(yīng)力測(cè)量在地震科學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用至今還沒(méi)有過(guò)系統(tǒng)的研究，甚至還有諸多空白。在此，筆者從2個(gè)方面試析如下：

3.1 關(guān)于地應(yīng)力測(cè)量技術(shù)

首先，要研究出能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)測(cè)量而且經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的新技術(shù)其實(shí)是可以辦到的。筆者于不久前提出的一種稱為“滲透率法”的地應(yīng)力連續(xù)測(cè)量方法便是一例(詳見(jiàn)發(fā)表在《Pure and Applied Geophysics》，Volume 165，Numbers 9-10上的拙文《A Continuous Crustal Stress Monitoring Method for Earthquake Prediction》)。雖然在文獻(xiàn)中介紹的還只是一種相對(duì)測(cè)量方法，但從中可以看出，通過(guò)對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，轉(zhuǎn)換成絕對(duì)測(cè)量是很容易的，只要用于標(biāo)定的靜態(tài)絕對(duì)測(cè)量方法是可靠的。其次，關(guān)于靜態(tài)測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性問(wèn)題，從邏輯上來(lái)講，通過(guò)增加測(cè)點(diǎn)數(shù)目、增大探測(cè)深度和測(cè)點(diǎn)地質(zhì)條件的優(yōu)選，當(dāng)可得以改善。近些年這方面的技術(shù)已有長(zhǎng)足的進(jìn)展，例如千米深孔水壓致裂地應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng)和深井地應(yīng)力探測(cè)機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)，已在中國(guó)先后研制成功?？傊?，對(duì)于地應(yīng)力測(cè)量技術(shù)也將同樣能夠達(dá)到本文思路下的實(shí)用化要求，似可給于樂(lè)觀的預(yù)期。當(dāng)然，相對(duì)于震源深度，人們能夠直接進(jìn)行測(cè)量的地應(yīng)力，也都還僅限于近地表的范疇。

3.2 關(guān)于近地表應(yīng)力場(chǎng)與地下深部應(yīng)力場(chǎng)的關(guān)系

針對(duì)近地表應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱能否反映地下深部應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)弱的問(wèn)題，筆者在《地震預(yù)報(bào)：建議先把“近地表應(yīng)力場(chǎng)動(dòng)態(tài)圖像監(jiān)測(cè)”這件事做好》(地震地質(zhì)，2009，31(2))一文中，通過(guò)地震前后震中附近地應(yīng)力的直接測(cè)量結(jié)果等實(shí)例，已初步說(shuō)明了伴隨地震過(guò)程的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱變化在近地表是可以得到反映的。

再?gòu)牧W(xué)基本原理來(lái)說(shuō)，應(yīng)力的傳遞是通過(guò)介質(zhì)的形變(應(yīng)變)來(lái)體現(xiàn)的。只要地殼上下巖體是相對(duì)完整的連續(xù)體(例如較完整的基巖)，在構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用下，震源深度處巖體的應(yīng)變就沒(méi)有理由在適當(dāng)深度的近地表得不到響應(yīng)。這在某種意義上與地殼形變測(cè)量有類似之處，后者選擇合適的基巖作為測(cè)量基點(diǎn)，并且由此能夠達(dá)到測(cè)量的目的，便是同樣的道理。

可見(jiàn)，通過(guò)適當(dāng)深度的近地表地應(yīng)力測(cè)量獲取地下深部地應(yīng)力的強(qiáng)弱變化信息，并非一件不可能實(shí)現(xiàn)的事情，而只是一件怎樣才能實(shí)現(xiàn)得更好的事情。甚至，根據(jù)以上分析，還可望如同地殼形變測(cè)量那樣，在并不復(fù)雜的技術(shù)途徑下得以解決。建議有關(guān)專業(yè)研究機(jī)構(gòu)就其最優(yōu)技術(shù)方案開展專題研究。

這樣，與“地應(yīng)力測(cè)量”有關(guān)的疑問(wèn)也不至于成為本文的思路付諸試驗(yàn)的障礙。

4 結(jié)論

根據(jù)以上分析，就現(xiàn)階段中國(guó)防震減災(zāi)尋求突破形成了一種解決思路，概括如下：

基于“建筑抗震設(shè)防”在防震減災(zāi)中的優(yōu)勢(shì)效能，以及從國(guó)情出發(fā)只能把有限的財(cái)力用在刀口上的思路，在采取“針對(duì)性設(shè)防”，即“針對(duì)下一次強(qiáng)震將要發(fā)生的地點(diǎn)，對(duì)局部的相關(guān)區(qū)域進(jìn)行建筑抗震設(shè)防”這一防震減災(zāi)基本對(duì)策下，基于“第三類地震預(yù)測(cè)”，即根據(jù)“強(qiáng)應(yīng)力、強(qiáng)介質(zhì)、大規(guī)模、且呈嚴(yán)重閉鎖狀態(tài)的斷層，其中地應(yīng)力呈持續(xù)強(qiáng)勢(shì)集中的部位，將是下一次強(qiáng)震最可能發(fā)生的地點(diǎn)”這一推斷，通過(guò)“斷層研究、地應(yīng)力測(cè)量和跨斷層形變測(cè)量”3個(gè)方面技術(shù)手段的綜合應(yīng)用，尋找(預(yù)測(cè))下一次強(qiáng)震將要發(fā)生的地點(diǎn)，并按抗御強(qiáng)震的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施建筑抗震設(shè)防(加固)。

如果本文遞推式的分析求證在各個(gè)步驟都不曾出錯(cuò)的話，那么，所述現(xiàn)階段中國(guó)防震減災(zāi)尋求突破的解決思路在邏輯上和技術(shù)上似皆可行。但限于筆者水平，恐難免疏漏，謹(jǐn)呈學(xué)界討論，酌其妥否。但愿其于防震減災(zāi)有益。

順便指出，對(duì)于開展地震短臨預(yù)測(cè)研究來(lái)講，基于本文所稱“第三類地震預(yù)測(cè)”的思想，在尋找到“下一次強(qiáng)震將要發(fā)生的地點(diǎn)”后，同時(shí)將其作為地震短臨預(yù)測(cè)研究的試驗(yàn)場(chǎng)，當(dāng)不失為一種更為合理的途徑。

QUAKEPROOF DISASTER REDUCTION：FORECAST NEXT MACROSEISM LOCATION AND IMPLEMENT CORRESPONDING EARTHQUAKE RESISTANCE FORTIFICATION OF REGIONAL CONSTRUCTIONS

CAIZuo-xin
(Ningde Seismic Station of Earthquake Administration of Fujian Province，Ningde 352101，China)

At the present stage，the quakeproof-disaster-reduction strategy in China should focus on the macroseism resistance fortification of the regional constructions in the areas where the next strong earthquake is going to occur.The key to implementing this strategy is to precisely predict the location of the nextmacroseism，rather than the time it will occur(We define this kind of forecast as“the third-type earthquake forecast”).Our analysis shows that the nextmacroseism wouldmost likely occur on those large-scale，severely locked faults located in rigid strong medium and under intensive continuous stress concentration.These characteristic places can be located by employing three technological means，namely，fault survey，crustal stress measurement and cross-fault deformation measurement.Related technologies have been proven feasible.Thus we provide a solution which may lead to the breakthrough for the current quakeproof disaster reduction research in our country.

quakeproof disaster reduction strategy，next macroseism location，corresponding fortification，the third-type earthquake forecast

P315.9

A

0253-4967(2011)01-0203-05

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.01.019

2010-04-29收稿，2011-01-20改回。

蔡作馨，男，1946年生，1969年畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，研究員，主要從事地震監(jiān)測(cè)兼及與地震預(yù)報(bào)探索有關(guān)的地下水文學(xué)的野外實(shí)驗(yàn)研究，電話：0592-8166156，E-mail：zuoxincai 306@yahoo.com。