這些年，不遙遠(yuǎn)的地震

李娟

地震行為的多樣性和不可重復(fù)性在不斷考驗(yàn)和豐富我們既有的地震理論和認(rèn)知，它的肆意性也在一次又一次沖擊著原本渺茫的地震預(yù)測(cè)研究，甚至也對(duì)新興的地震預(yù)警研究提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

也許21世紀(jì)注定是地球不斷“秀”出變化，帶給人們?cè)尞惡蛯徱暤哪甏?。十年前那?chǎng)造成23萬人死亡的蘇門答臘9.2級(jí)大地震的陰影還未散去，汶川地震、智利地震、日本東北地震接踵而至。地震活動(dòng)是否在增強(qiáng)？本文將從這個(gè)困惑人手，說說近年來發(fā)生的幾次“不同尋?！钡牡卣鸺皢⑹?，包括2009年意大利拉奎拉地震，2011年日本東北大地震，并最終回到近期我國(guó)云南相繼發(fā)生的魯?shù)榈卣鸷途肮鹊卣?。從這些串在一起的零亂地震中，能看到地震引發(fā)的新的社會(huì)效應(yīng)，“隱藏”很久的大震發(fā)生新特點(diǎn)，以及地震行為的“深度”差異等。這些新認(rèn)識(shí)都建立在慘痛的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)之上，但在理解地震現(xiàn)象本質(zhì)，如何應(yīng)對(duì)和有效減輕地震災(zāi)害方面，我們畢竟在前進(jìn)。

大震活動(dòng)增強(qiáng)了嗎

地震離我們從來都不遙遠(yuǎn)。實(shí)際上，我們腳下每天都有成百上千次地震發(fā)生，但大部分是震級(jí)很小的2級(jí)、1級(jí)甚至0級(jí)振動(dòng)，只有十分精密、放大倍數(shù)很高的地震儀器才能檢測(cè)到。平均來說，全球每年會(huì)發(fā)生近20次7級(jí)以上大地震，一次8級(jí)以上特大地震。稍留心些就會(huì)發(fā)現(xiàn)，21世紀(jì)初，特大地震的報(bào)道十分頻繁。從2004年至今短短十年里，全球已經(jīng)發(fā)生了18次8級(jí)以上地震，8.5級(jí)以上特大地震6次，包括至今讓人不寒而栗、談核色變的日本東北大地震。這期間，8級(jí)以上大震發(fā)生的頻度高達(dá)20世紀(jì)平均值的2.5倍。

無獨(dú)有偶，這種大震頻發(fā)的“不平靜”期在歷史上也曾出現(xiàn)過。1950—1965年這15年內(nèi)，全球一共發(fā)生了7次8.5級(jí)以上地震，包括人類迄今為止遇到的最大地震——1960年智利9.5級(jí)地震，其釋放的能量相當(dāng)于一個(gè)100萬千瓦的發(fā)電廠40年的發(fā)電量。此后直到21世紀(jì)初，地球進(jìn)入了近40年沒有8.5級(jí)地震的“相對(duì)平靜期”。

那么，現(xiàn)在地球是否進(jìn)入了新一輪地震高發(fā)期？作為一種自然現(xiàn)象，地震有著漫長(zhǎng)的歷史?？ㄍ娪啊侗〞r(shí)代》中用濃重筆墨描繪了板塊開裂后造成的地動(dòng)山搖景況，再現(xiàn)了遠(yuǎn)古時(shí)代地震破壞的可能場(chǎng)景。人類有現(xiàn)代儀器記錄的地震歷史僅有百年時(shí)間，其中有相對(duì)完整、完備的地震事件記錄的時(shí)間則更短。充其量也不過40年。我們對(duì)地震活動(dòng)性的認(rèn)識(shí)，以及提取地震信息的各種現(xiàn)代分析方法，都不得不基于有限的、缺少8級(jí)大震的數(shù)據(jù)樣本。事實(shí)上，對(duì)于每年發(fā)生數(shù)量十倍或百倍于此的7級(jí)、6級(jí)地震，并沒有證據(jù)表明它們的活動(dòng)也出現(xiàn)了明顯增強(qiáng)。因此，這種8級(jí)以上大震活動(dòng)的變化更可能代表了一種統(tǒng)計(jì)上的漲落。

拉奎拉地震——送地震學(xué)家上法庭

2009年4月6日，發(fā)生在意大利中部的拉奎拉（LAquila）地震堪稱人類歷史上一次極為特殊的事件。這是一次6.3級(jí)中強(qiáng)震，共造成308人喪生，1500人受傷，經(jīng)濟(jì)損失約30億歐元。從常規(guī)的地震強(qiáng)度、人員傷亡等方面衡量，這次地震并不十分吸引眼球，但它卻是首例由于“預(yù)報(bào)不地震”，而將相關(guān)人員推上法庭的地震事件。

拉奎拉地區(qū)位于亞平寧（Apennino）半島中部。從地質(zhì)構(gòu)造上看，亞平寧半島是由一系列板塊俯沖產(chǎn)生的增生楔（Accretionary wedge）。半島及鄰近地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)復(fù)雜，包括亞德里亞（Adria）微陸塊自東往西向亞平寧半島下的俯沖，歐亞大陸及非洲大陸的碰撞擠壓，以及更西端第勒尼安海盆（Tyrrhenian Basin）的打開等。有現(xiàn)代地震儀器記錄以來，這個(gè)半島一直地震不斷，其中的拉奎拉地區(qū)一直被劃歸于地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的高危區(qū)。1997年，一次5.8級(jí)地震就發(fā)生在此次拉奎拉地震震中西北85公里處。

就是這么一次在已知高地震風(fēng)險(xiǎn)區(qū)發(fā)生的地震將7名人員送上法庭。其中6名地震學(xué)家是意大利國(guó)家重大風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估委員會(huì)（Major Risks Commission）成員，另一名為民事防御局（Civil Protection Agency）官員。罪名為“過失殺人”罪——在拉奎拉地震發(fā)生前6天發(fā)布“不準(zhǔn)確、不嚴(yán)謹(jǐn)且自相矛盾”的信息，麻痹了民眾和政府，未能及時(shí)采取疏散措施，導(dǎo)致大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。2012年10月法院判定罪名成立，7位相關(guān)地震學(xué)家和官員為其言行被判入獄6年。整個(gè)審判過程不僅在意大利國(guó)內(nèi)引起巨大爭(zhēng)議。在國(guó)際上也掀起軒然大波。國(guó)際科學(xué)界認(rèn)為，地震預(yù)測(cè)作為地震科學(xué)家孜孜以求的圣杯，僅憑目前的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)實(shí)現(xiàn)不了。盡管幾十年來，已在中長(zhǎng)期尺度上對(duì)地震活動(dòng)帶有很好的認(rèn)識(shí)和勾畫，但實(shí)現(xiàn)地震的短臨預(yù)測(cè)，即明確指出地震即將發(fā)生的地點(diǎn)、時(shí)間和大小，目前是不可能的。這些入獄的專家只是一場(chǎng)無法預(yù)料的自然災(zāi)害的“替罪羊”，審判結(jié)果只能令更多的地震工作者，特別是災(zāi)害分析和評(píng)估專家們寒心。2014年11月10日，意大利上訴法院推翻了2012年10月裁定的7名當(dāng)事人犯有過失殺人罪的判決，認(rèn)定6名地震專家無罪，另一名政府官員被改判為兩年監(jiān)禁，緩期執(zhí)行。宛若坐了趟“現(xiàn)實(shí)版”的“過山車”，專家們似乎洗脫了罪名，意大利學(xué)術(shù)界的聲譽(yù)也暫時(shí)得以恢復(fù)，但拉奎拉事件的爭(zhēng)議遠(yuǎn)未完結(jié)。

正是這次特殊的地震使得政府以及科學(xué)界開始重新評(píng)估、審視地震預(yù)報(bào)的現(xiàn)狀，并思考與民眾對(duì)話的正確途徑。意大利政府邀請(qǐng)美、中、英、法、日、意、俄、德、希臘等9個(gè)國(guó)家的10位地球物理學(xué)家，組成“國(guó)際民防地震預(yù)報(bào)專家委員會(huì)”對(duì)國(guó)際地震預(yù)報(bào)的認(rèn)知狀況進(jìn)行評(píng)估，并提供可操作的地震預(yù)報(bào)實(shí)施指南。委員會(huì)調(diào)研了中國(guó)、希臘、意大利、日本、俄國(guó)、美國(guó)等6個(gè)地震活動(dòng)性較強(qiáng)國(guó)家的地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作開展的情況，查閱了近500篇文獻(xiàn)，對(duì)地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)科學(xué)的認(rèn)知狀況進(jìn)行了全面系統(tǒng)的總結(jié)評(píng)估，最后形成一份題為《可操作的地震預(yù)報(bào)》的報(bào)告（Operational Earthquake Forecasting），并最終提交給意大利政府。

報(bào)告中明確區(qū)分了預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)的概念。預(yù)測(cè)（prediction）定義為確定性的表述，即未來地震是否將在某一特定地理區(qū)域、時(shí)間窗口和震級(jí)范圍內(nèi)發(fā)生；而預(yù)報(bào)（forecast）是給出這樣一個(gè)事件將要發(fā)生的概率（介于0和1之間）。報(bào)告強(qiáng)調(diào)，關(guān)于依據(jù)地震觀測(cè)系統(tǒng)記錄到的現(xiàn)象來確定未來發(fā)生地震的程度。目前可謂知之甚少。因此，不可能在短時(shí)間尺度上可靠地預(yù)測(cè)地震活動(dòng)地區(qū)的大地震。如果沒有科學(xué)上的突破，在未來的一段時(shí)間內(nèi)地震預(yù)報(bào)的現(xiàn)實(shí)可行性只能停留在一個(gè)概率很低的水平上。

拉奎拉事件揭示了一種矛盾，即民眾的預(yù)期往往和科學(xué)認(rèn)識(shí)不相匹配，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各種真假信息的零距離傳播和對(duì)自身防護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，這種矛盾日益凸顯。因此，在潛在自然災(zāi)害造成恐慌、擔(dān)憂的情況下，面對(duì)民眾對(duì)“是”或“否”答案的期盼，如何有效地和民眾交流，正確、嚴(yán)謹(jǐn)、客觀地傳達(dá)科學(xué)信息是很重要的。無論是科學(xué)界還是政府。都需要正確認(rèn)識(shí)并恪守自己的職責(zé)，角色的混淆會(huì)導(dǎo)致麻煩。科學(xué)界應(yīng)該在目前認(rèn)知的基礎(chǔ)上使用概率而不是確定性的語言來表征地震危險(xiǎn)性的短期變化；政府部門則應(yīng)該基于科學(xué)界提供的自然災(zāi)害客觀信息，在權(quán)衡各種預(yù)防措施以及誤報(bào)、漏報(bào)的代價(jià)基礎(chǔ)上，做出合適的決策。

日本東北地震——一次“超強(qiáng)”的震撼

2011年3月11日發(fā)生在日本仙臺(tái)以東海域的大地震讓全世界地震學(xué)家感到吃驚。發(fā)震的地點(diǎn)（本州東北部）原在意料中，但其釋放的能量之巨遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了長(zhǎng)久以來設(shè)防的8級(jí)地震“底線”。

并非沒有充分的準(zhǔn)備，甚至可以說由于長(zhǎng)久以來生存環(huán)境的多變和脆弱，日本人民對(duì)地震危險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)和準(zhǔn)備遠(yuǎn)勝于世界上的其他國(guó)家和地區(qū)。從房屋建筑、堤壩的修筑、抗震防震宣傳和災(zāi)害意識(shí)的加強(qiáng)等方面都堪稱全球典范。但在高出堤壩3～15米的海嘯面前，耗時(shí)30年設(shè)計(jì)修筑的海岸防護(hù)墻顯得蒼白無力，海浪越過沿岸平原深入內(nèi)陸十?dāng)?shù)公里之遠(yuǎn)。整個(gè)地震破裂過程持續(xù)了150多秒，產(chǎn)生超乎想象的60～80米地表位移，令日本海岸線東移5米。使至少15000公里²的海底抬升5米，甚至地球的形狀也出現(xiàn)扭曲，一天的長(zhǎng)度減少了1.8毫秒。

科學(xué)家不得不重新審視已經(jīng)形成的地震觀念。20世紀(jì)初，美國(guó)學(xué)者里克特（C.F.Richter）根據(jù)1906年舊金山大地震地表斷層觀測(cè)提出了著名的地震斷層理論（也稱彈性回調(diào)說），這一理論已成為現(xiàn)代地震學(xué)的基石。巖石應(yīng)力的不斷積累使斷層錯(cuò)動(dòng)，釋放大量能量從而產(chǎn)生地震。1980年左右，基于對(duì)地震破裂過程的詳細(xì)研究，地震學(xué)家提出了一套似乎行之有效的“障礙體”（asperity）模型，用以解釋在環(huán)太平洋俯沖地區(qū)觀測(cè)到的地震活動(dòng)。所謂的“障礙體”即指斷層面上滑動(dòng)較大的區(qū)域，大地震就主要發(fā)生在這些障礙體上。障礙體的面積可以根據(jù)余震的分布和（或者）海嘯源區(qū)的面積來界定。其面積控制了最終發(fā)生地震的大小。以日本東北為例，70多年來，十余個(gè)7級(jí)以上強(qiáng)震都以約30年的周期重復(fù)發(fā)生在斷層面上5～10個(gè)大小為50～100公里的固定障礙體上。根據(jù)這一特性，地震學(xué)家預(yù)期該處地震不會(huì)超過8級(jí)。然而，能量40倍于預(yù)期地震的事實(shí)卻開了個(gè)慘烈的玩笑。

這次超強(qiáng)地震的發(fā)生似乎撼動(dòng)了曾經(jīng)看起來“完美”的觀測(cè)與理論的結(jié)合。果真如此嗎？其實(shí)，問題在于人們對(duì)地震的觀測(cè)局限在有限的時(shí)間尺度內(nèi)?，F(xiàn)代地震理論都是基于有儀器記錄以來的“百年”地震觀測(cè)，人們的認(rèn)知和經(jīng)驗(yàn)也就局限在了這貌似合理實(shí)則片面的百年觀測(cè)中。早在公元869年日本貞觀年間，史書上就有記載，一次巨大的海嘯席卷了宮城、茨城沿岸。通過對(duì)仙臺(tái)平原上探槽取樣等分析，古地震學(xué)家再現(xiàn)了那次巨大的貞觀地震。他們發(fā)現(xiàn)地震引起的海嘯規(guī)模巨大，深入內(nèi)陸范圍超過4公里，直抵仙臺(tái)，而其罪魁禍?zhǔn)讋t為一次重復(fù)周期約1000年的8.3級(jí)大地震。兩次地震在震源破裂區(qū)、海嘯規(guī)模上的相似程度似乎表明了這次大地震的發(fā)生與現(xiàn)有理論并不矛盾，只是人們被短時(shí)間有限的觀測(cè)模糊了視線，忽略了產(chǎn)生巨大滑動(dòng)危險(xiǎn)的可能性。

反思和探索還遠(yuǎn)不止這些。巨大海嘯的發(fā)生使科學(xué)家認(rèn)識(shí)到。板塊邊界巨大逆沖斷層淺部可承受的應(yīng)力遠(yuǎn)比過去認(rèn)識(shí)到的要強(qiáng)，從而累積更多的形變，釀成特大地震和超級(jí)海嘯。為探明罕見的40～80米地表位移原因，國(guó)際綜合大洋鉆探計(jì)劃（Integrated Ocean Drilling Program，IODP）組織實(shí)施了日本海溝鉆探工程（Japan Trench Fast Drilling Project，JFAST），從7000米深的海底開始，在地震發(fā)生的東北斷層上打鉆。3個(gè)鉆孔上獲取了855米深的斷層巖心樣品。研究人員測(cè)量了不同深度上斷層的溫度，恢復(fù)了發(fā)震時(shí)刻斷層受力狀態(tài)分布，發(fā)現(xiàn)地震時(shí)斷層面上的摩擦力極小，造成滑移極易發(fā)生，而導(dǎo)致這種“小摩擦大滑動(dòng)”的根源來自于斷層區(qū)附近富含的軟弱泥層。

從魯?shù)榈骄肮鹊卣稹虍?/p>

我國(guó)云南地區(qū)活動(dòng)斷裂縱橫密布，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，從來就是一個(gè)高地震危險(xiǎn)區(qū)。2014年8月3日，昭通市魯?shù)榭h發(fā)生了一次6.2級(jí)地震，造成600多人死亡，3000多人受傷，損毀房屋8萬多間。兩個(gè)月后，在魯?shù)槲髂?00公里處，景谷6.2級(jí)地震發(fā)生，造成1人死亡，300多人受傷，7000多間房屋倒塌。這兩次地震震級(jí)大小相當(dāng)；震源深度相當(dāng)，都在9～11公里左右，屬于淺源地震；震源機(jī)制解分析表明兩次地震的滑動(dòng)類型也很接近，近乎為純走滑型地震。什么原因使得兩個(gè)貌似“孿生”的地震造成截然不同的破壞？

魯?shù)榈卣鸷笥写罅繄?bào)道分析了造成人員傷亡的客觀原因。震級(jí)較高，系2000年1月姚安地震以來云南最強(qiáng)的一次地震；災(zāi)區(qū)人口稠密，平均人口密度達(dá)到每平方公里200多人，是全省平均水平的2倍；魯?shù)閷儆趪?guó)家級(jí)貧困縣，經(jīng)濟(jì)條件差，建筑物多數(shù)為土坯房和磚混房，抗震能力差或根本就沒有；復(fù)雜的高山峽谷地貌，加上正逢雨季，引發(fā)了嚴(yán)重的滑坡、泥石流以及堰塞湖等次生災(zāi)害，加重了這次地震造成的災(zāi)害。相反，景谷地區(qū)位于山村，人煙稀少，平均每平方公里40人；房屋建筑采用滇西南一帶典型的木質(zhì)結(jié)構(gòu)，房梁和屋柱之間有鎖扣連接，房屋雖會(huì)晃動(dòng)，但不易發(fā)生直接垮塌；災(zāi)區(qū)植被覆蓋較好，泥石流、滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性很小。

近距離的對(duì)比可以看出。地震危險(xiǎn)性并不等同于地震危害性。危險(xiǎn)性是對(duì)自然事件本身的描述；而危害性則是具有危險(xiǎn)性的事件施于易損建筑物或人類群體的后果。在從地震危險(xiǎn)性向地震危害性轉(zhuǎn)換過程中，一個(gè)重要的因素在起作用，即易損性，它是指一個(gè)確定區(qū)域內(nèi)由地震發(fā)生造成損失的期望程度，通常在0～1內(nèi)取值。舉個(gè)極端的例子：一次7級(jí)地震中，土坯房建筑完全倒塌，幾乎沒有抵御這次地震的能力，易損性為1；相反經(jīng)過抗震設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土建筑在地震中完好無損，它的易損性接近為0。當(dāng)生命、建筑等各種社會(huì)財(cái)富置于地震危險(xiǎn)中，且易損性很高時(shí)，地震造成的危害才會(huì)很高；相反，在人口密度稀少，防震安全設(shè)施較好，地震準(zhǔn)備充足的地區(qū)，即便地震危險(xiǎn)性很高，其可能遭受的地震損失也不會(huì)很大。像1989年美國(guó)東部洛馬普列塔地區(qū)的7.1級(jí)強(qiáng)震，造成60多人死亡，3000多人受傷；與此能量相當(dāng)?shù)?999年土耳其地震卻導(dǎo)致了數(shù)萬人傷亡。60多萬人無家可歸。

問題似乎得以完滿解答。但當(dāng)拋開基于“地震點(diǎn)源假設(shè)”的相似外表后，用“有限斷層”方法進(jìn)一步剖析發(fā)震時(shí)的細(xì)節(jié)，情況變得更促人深究。所謂的點(diǎn)源假設(shè)是指在遠(yuǎn)場(chǎng)情況下，可以忽略掉震源破裂的空間尺度，把震源簡(jiǎn)化作一個(gè)點(diǎn)源處理。有限斷層模型則要充分考慮發(fā)震斷層幾何的空間展布，把地震斷面離散為多個(gè)子斷層面源的疊加，通過波形反演研究每個(gè)子斷層面的滑動(dòng)情況，重建震源破裂過程細(xì)節(jié)。就像兩個(gè)放大倍數(shù)不同的望遠(yuǎn)鏡一樣，都是震源研究中常用的工具。

綜合利用遠(yuǎn)場(chǎng)和區(qū)域范圍布設(shè)的密集地震臺(tái)站波形記錄，研究人員利用有限斷層方法模擬了發(fā)震時(shí)刻斷層面的破裂時(shí)空過程，發(fā)現(xiàn)盡管魯?shù)楹途肮冗@兩個(gè)地震無論在震級(jí)、深度，甚至主滑動(dòng)方式上都表現(xiàn)出高度的相似性，但在斷層面上的滑動(dòng)細(xì)節(jié)卻截然不同。對(duì)于魯?shù)榈卣稹鄬用嫔系幕瑒?dòng)除表現(xiàn)出較大的走滑特征外，還有明顯的向淺部滑移的分量，導(dǎo)致斷層面上較大的滑動(dòng)聚集在很淺的深度范圍；整個(gè)斷層面的滑動(dòng)還具有明顯的方向性，使得沿該方向上的地震破壞更為明顯。景谷地震的平均滑動(dòng)與魯?shù)榈卣鹣喈?dāng)，都為0.11米，但最大滑動(dòng)發(fā)生于9公里處，比魯?shù)榈卣鹨?公里，斷層面上滑動(dòng)較大區(qū)域位置整體偏深，最深可達(dá)到18公里。斷層面上主滑動(dòng)區(qū)域位置的“一深一淺”，從發(fā)震特性上已然決定了地震破壞力的強(qiáng)弱。

地震行為的多樣性和不可重復(fù)性在不斷考驗(yàn)和豐富既有的地震理論和認(rèn)知；它的肆意性也在一次又一次沖擊著原本渺茫的地震預(yù)測(cè)研究，甚至也對(duì)新興的地震預(yù)警研究，即通過較早到達(dá)的弱地動(dòng)信號(hào)估計(jì)整個(gè)地震強(qiáng)度，在破壞性地動(dòng)到來前做出快速預(yù)警，提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。災(zāi)難讓人們失去了很多，但同時(shí)也學(xué)到了很多。越來越多的人和社會(huì)財(cái)富正在而且還將源源不斷地暴露在地震災(zāi)害中。所幸的是，人們已經(jīng)開始接受這些事實(shí)——地震會(huì)以遠(yuǎn)大于設(shè)想的強(qiáng)度發(fā)生；表象的一致會(huì)掩蓋真實(shí)的過程。能做的也許是不再過多焦慮預(yù)測(cè)目前不可能預(yù)測(cè)的事情，而是著手做更多的事情來應(yīng)對(duì)和理解不可避免的事情，這或許才是目前明智的選擇。

關(guān)鍵詞：地震拉奎拉地震 日本東北地震 魯?shù)榈卣?景谷地震