魯?shù)椤⒕肮?、康定地震預(yù)測(cè)的原理、方法及其意義

李德威

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 地球科學(xué)學(xué)院,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 重大地質(zhì)災(zāi)害研究中心,湖北 武漢 430074)

近年來(lái)青藏高原東緣相繼發(fā)生系列強(qiáng)震,包括2008年5月12日汶川Ms 8.0級(jí)地震、2010年4月14日青海玉樹(shù)Ms 7.1級(jí)地震、2013年4月20日四川蘆山Ms 7.0級(jí)地震、2014年8月3日云南魯?shù)镸s 6.5級(jí)地震,2014年10月7日云南景谷Ms 6.6級(jí)地震,2014年11月22日四川康定Ms 6.3級(jí)地震。這些沿著川滇菱形塊體東北部邊緣構(gòu)造帶串珠狀分布的地震發(fā)震頻率高、震源深度淺、鏈?zhǔn)綖?zāi)害多、災(zāi)害損失重、關(guān)聯(lián)研究少、預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)弱。

地震預(yù)測(cè)不僅是科學(xué)問(wèn)題,也是社會(huì)問(wèn)題?！抖Y記·中庸》中說(shuō):“凡事預(yù)則立,不預(yù)則廢”。搞好預(yù)測(cè)、作好準(zhǔn)備是成功的基礎(chǔ)。地震是地球物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種構(gòu)造表現(xiàn)形式,自然界任何物質(zhì)運(yùn)動(dòng)都是有規(guī)律的,取決于能量的源、匯、釋。因此,地震活動(dòng)是在某種能量作用下物質(zhì)發(fā)生規(guī)律性運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,必然會(huì)出現(xiàn)與地震機(jī)理密切關(guān)聯(lián)的前兆異常,據(jù)此可以科學(xué)地預(yù)測(cè)地震。

筆者曾在東昆侖、汶川、玉樹(shù)、通海地震區(qū)分別進(jìn)行了3次、5次、4次、3次野外調(diào)查,在蘆山、魯?shù)椤⒖刀ǖ卣饏^(qū)各進(jìn)行了1次實(shí)地調(diào)查,并與50多位地震專家進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)3年的廣泛、深入交流。在此基礎(chǔ)上,本文以下地殼層流與盆山耦合大陸動(dòng)力學(xué)(李德威,1993,1995,2003;李德威和紀(jì)云龍,2000;李德威等,2009;Li,2008)、多級(jí)物質(zhì)循環(huán)地球系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(李德威,2005,2011,2012,2014a,2014b)、熱災(zāi)害鏈(李德威,2011,2012,2014a,2014b)和陸內(nèi)地震熱流體撞擊(李德威,1995,2008a,2010,2011,2012,2014a,2014b;李德威等,2014)等學(xué)術(shù)思想為指導(dǎo),通過(guò)蘆山、魯?shù)?、景谷、康定等地震的長(zhǎng)期和中期預(yù)測(cè)(李德威,2008a,2010,2011,2012;李德威等,2013a),進(jìn)一步總結(jié)陸內(nèi)地震預(yù)測(cè)的思路和方法,闡明地震的形成機(jī)理,強(qiáng)調(diào)取出災(zāi)能、變害為寶的重要意義。

1 地震能夠預(yù)測(cè)

自從Gelleret al.(1997)在Science上發(fā)表“地震不能預(yù)測(cè)”一文以來(lái),主流基本認(rèn)同“地震是一種自組織臨界現(xiàn)象”,支持地震不可預(yù)測(cè)。也有一些學(xué)者對(duì)地震自組織臨界提出質(zhì)疑(Knopoff,1999;Main and Kindy,2002;吳忠良和蔣長(zhǎng)勝,2007;陳運(yùn)泰,2009;許紹燮,2011)。Cyranoski (2004)在 Nature 上發(fā)表了“A seismic shift in thinking”(地震預(yù)測(cè)觀念的大轉(zhuǎn)變)一文,令人鼓舞。

我國(guó)成功預(yù)測(cè)了海城、松潘–平武、龍陵–潞西、烏恰等二十多次 6級(jí)以上的地震,還創(chuàng)造了唐山大地震中的“青龍奇跡”。這些成功案例充分說(shuō)明地震是可以預(yù)測(cè)的。正因如此,我國(guó)一些專家克服許多困難,長(zhǎng)期致力于地震預(yù)測(cè)事業(yè),并取得豐碩的研究成果(陳立德和付虹,2014;陳運(yùn)泰,2009;傅承義等,1979;鄧志輝和馬瑾,1993;耿慶國(guó),1984;郭增建,1997;胡敦寬等,1995;劉德富和康春麗,2003;強(qiáng)祖基等,1990;任振球等,2001;許紹燮,2011;曾小蘋(píng)和林云芳,1995;張小濤等,2009;張?jiān)?2010;鄭治真,1994;Hu et al.,2013;Zhao and Qian,1994)。 筆者曾與馬宗晉、許紹燮、李 玶 、郭增建、耿慶國(guó)、汪成民、李均之、趙玉林、錢復(fù)業(yè)、林云芳、曾小蘋(píng)、楊巍然、強(qiáng)祖基、杜樂(lè)天、徐道一、任振球、鄧志輝、石紹先、付虹、張?jiān)?、曾佐勛、湯懋蒼、高曉清、陳維升、夏雅琴、李正心、胡輝、韓延本、沈宗丕、高建國(guó)、陳輝、岳中琦、池順良、羅灼禮、劉德富、顧國(guó)華、查志遠(yuǎn)、馬鴻鈞、丁躍軍、李志平、張建國(guó)、宋期等就地震成因與預(yù)測(cè)進(jìn)行過(guò)不同程度的交流,結(jié)合筆者在多個(gè)地震區(qū)的調(diào)查和地震地質(zhì)的研究,初步總結(jié)大陸地震不同演變階段的前兆特征見(jiàn)表1。

上述前兆異常是由多個(gè)震例(特別是大震)高度綜合而成,而不是每個(gè)地震必然出現(xiàn)所有的異常,因此,前兆異常是復(fù)雜的,有待進(jìn)一步深入研究。另外,還需要說(shuō)明和探討的是:

(1) 異常范圍大小與單個(gè)地震的震級(jí)和震群分布有關(guān),也與中下地殼非均勻熱結(jié)構(gòu)有關(guān)。初步估計(jì),對(duì)于里氏 7級(jí)地震的地面異常而言,長(zhǎng)期異常區(qū)域(如干旱)震中距可達(dá) 400 km,中期異常區(qū)域震中距約300 km,短期異常區(qū)域震中距約200 km,臨震異常區(qū)域震中距約100 km,宏觀異常極強(qiáng)區(qū)可能在數(shù)十公里范圍內(nèi)。因此,根據(jù)中長(zhǎng)期異常范圍確定短臨地震監(jiān)測(cè)區(qū),分析增量熱能(災(zāi)能)對(duì)應(yīng)的地震數(shù)和震級(jí),然后分步驟開(kāi)展立體監(jiān)測(cè)和加密流動(dòng)監(jiān)測(cè),根據(jù)前兆異常發(fā)展的時(shí)空強(qiáng)結(jié)構(gòu)基本能夠確定震中和發(fā)震時(shí)間,進(jìn)行臨震預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)。

表1 陸內(nèi)地震主要前兆異常組合Table1 Main precursory anomalies of intracontinental earthquakes

(2) 地震前兆異常具有時(shí)空和強(qiáng)度的有序結(jié)構(gòu),長(zhǎng)中期預(yù)測(cè)階段前兆異常從外圍向震中定向遷移,進(jìn)入短期和臨震預(yù)測(cè)階段前兆異常則從震中向外定向遷移;異常強(qiáng)度從熱流體準(zhǔn)備撞擊到進(jìn)行撞擊之間出現(xiàn)物理量突變;流體相關(guān)異常早于固體相關(guān)異常;震級(jí)越大,前兆異常的時(shí)空尺度和強(qiáng)度變化越大,出現(xiàn)的前兆異常種類越多,前兆異常演變的規(guī)律性越強(qiáng),地震預(yù)測(cè)的難度越小;顯著的地應(yīng)力相關(guān)突變異常,多與同震形變和位移有關(guān)。

(3) 晚期小范圍異常區(qū)出現(xiàn)在早期大范圍異常區(qū)邊緣,晚期異常種類多、頻率高、分布集中的區(qū)域往往與震中有關(guān)。在地質(zhì)構(gòu)造上,表現(xiàn)為流動(dòng)的“熱河”與相對(duì)固定的“河岸”之間的接觸部位或潛在的撞擊點(diǎn)。

(4) 盡管震前下地殼因增量熱能引起半固態(tài)流變物質(zhì)發(fā)生異常運(yùn)動(dòng),由于中地殼吸收了大量的熱能發(fā)生固態(tài)相變,順層調(diào)節(jié)的韌脆性轉(zhuǎn)換帶儲(chǔ)存和積累了由熱能轉(zhuǎn)換的應(yīng)變能,因此,上地殼表及其淺表層次變形不明顯,位移速率變化不大,地下至空中熱流體變化較明顯,局部甚至出現(xiàn)由熱隆作用產(chǎn)生的拋射式滑坡、地陷、礦難等自然災(zāi)害;同震塊體位移和地表破裂突然加著,熱流體異?；顒?dòng)更加顯著，熱流體撞擊后的上沖作用常導(dǎo)致拋射式碎屑狀遠(yuǎn)程高速滑坡;震后地下水汽釋放和局部大氣環(huán)境改變,常出現(xiàn)異常降雨,伴生泥石流。

(5) 不僅要重視熱災(zāi)害鏈異常區(qū)立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系的建設(shè),還要大力加強(qiáng)新型群測(cè)群防網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè),宏觀異常信息對(duì)短臨地震預(yù)測(cè)具有極其重要的作用。

導(dǎo)致現(xiàn)今地震預(yù)測(cè)困局的核心問(wèn)題是流行的地震成因理論與客觀的前兆異常不相容:大量的前兆異常用流行的彈性回跳模式無(wú)法解釋,而根據(jù)彈性回跳模式應(yīng)有的地應(yīng)力、地形變異常在震前不一定出現(xiàn)或者不明顯。

地震前兆異常之間是否存在本質(zhì)上的關(guān)聯(lián)性？它們到底指向哪種地震機(jī)理？廣泛分布在中地殼的震源與剛性板塊和脆性斷層有關(guān)嗎？地震的時(shí)、空、物、能有規(guī)律和聯(lián)系嗎？本文試圖以魯?shù)椤⒕肮?、康定地震預(yù)測(cè)為實(shí)例,解開(kāi)這些謎團(tuán)。

2 魯?shù)?、景谷、康定地震的預(yù)測(cè)方法

2.1 地震預(yù)測(cè)方法簡(jiǎn)評(píng)

目前地震預(yù)測(cè)方法主要建立在測(cè)震、形變、電磁、地下流體、地震地質(zhì)的基礎(chǔ)上。由于執(zhí)行專群結(jié)合、群測(cè)群防路線,我國(guó)曾取得了成功預(yù)測(cè)海城地震這一開(kāi)天辟地的偉績(jī)。我國(guó)震災(zāi)慘烈,損失驚人,一些地震專家在困境中奮爭(zhēng),自創(chuàng)或嘗試多種地震預(yù)測(cè)方法。在長(zhǎng)達(dá) 3年多的《國(guó)家自然災(zāi)害空間信息基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)》(簡(jiǎn)稱623國(guó)家專項(xiàng))論證過(guò)程中,我們了解、調(diào)查和評(píng)價(jià)了許多地震預(yù)測(cè)方法,包括地傾斜法、地應(yīng)力法、地應(yīng)變法、鉆孔應(yīng)變觀測(cè)法、GPS法、地震活動(dòng)性圖像分析法、旱震關(guān)系及五項(xiàng)氣象指標(biāo)法、地電法(包括 HRT波法、地電阻率法、自然電位法、土地電法等)、地磁法(包括地磁轉(zhuǎn)換函數(shù)法、地磁加卸載響應(yīng)比法、地磁空間相關(guān)法、地磁異常極值環(huán)交匯法、磁噴法等)、電磁輻射法、MDCB法、重力法、天文–重力法、地聲法、地溫法、地下流體法(包括水溫、水位、水硬度、水氡等)、地氣法、次聲波法、動(dòng)物異常法、氫氧碳同位素法、衛(wèi)星熱紅外圖像地震預(yù)測(cè)法、衛(wèi)星紅外潛熱通量法、衛(wèi)星熱紅外相對(duì)功率譜法、衛(wèi)星熱紅外長(zhǎng)波輻射法、三性(周期性、倍周期性和黃金分割性)法、磁暴(月相)二倍法、加卸載響應(yīng)比法、電離層擾動(dòng)法、可公度法或信息有序法、三星一線法、天文周期分析法、天文活動(dòng)法、時(shí)緯殘差法、震象云法、天象–干支序列圖法、日食–地震法等等。經(jīng)篩選后分析了一些預(yù)測(cè)方法的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、技術(shù)可行性、發(fā)展?jié)摿痛嬖趩?wèn)題?？傮w而言,有成功的案例,也存在誤報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象。常常是異常出現(xiàn),但背景不清、機(jī)理不明、關(guān)聯(lián)不緊,致使災(zāi)種難辨、定位不準(zhǔn),精度不高。

歸納起來(lái),地震預(yù)測(cè)方法大致可分為經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)、統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)、物理預(yù)測(cè)和綜合預(yù)測(cè)。實(shí)際操作中,這些方法各有側(cè)重,互有重疊。

目前,有人傾向?qū)⒑３堑卣痤A(yù)測(cè)歸為經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè),從觀察到的小震群異動(dòng)和宏觀異常預(yù)測(cè)主震。因此“小震鬧、大震到”,成為海城經(jīng)驗(yàn)。而這種模式在接下來(lái)的唐山地震中沒(méi)有復(fù)制。但是,唐山地震之前出現(xiàn)了宏觀異常組合,還創(chuàng)造了“青龍奇跡”,可謂青龍經(jīng)驗(yàn)。

既然是經(jīng)驗(yàn),就應(yīng)當(dāng)積極總結(jié),不斷提高認(rèn)識(shí)水平。不是所有大震和強(qiáng)震都有小震群作為前震;宏觀異常的構(gòu)造物理屬性、地震專屬性、機(jī)理關(guān)聯(lián)性還不清楚;宏觀異常與微觀異常的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和關(guān)聯(lián)分析仍不夠。如果解決了這些問(wèn)題,科學(xué)地建設(shè)立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系和新型群測(cè)群防體系,地震預(yù)測(cè)水平一定能夠大幅提升。

統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)是將一定時(shí)空結(jié)構(gòu)中地震活動(dòng)性的統(tǒng)計(jì)規(guī)律用于地震預(yù)測(cè)。目前西方國(guó)家傾向于研究特定區(qū)域的地震序列,建立地震概率模型,預(yù)測(cè)未來(lái)地震發(fā)生的概率。主要問(wèn)題是:地震系統(tǒng)的時(shí)空結(jié)構(gòu)是動(dòng)態(tài)變化的;地震概率模型參數(shù)選取具有主觀性;地震概率預(yù)測(cè)結(jié)果具有不確定性。

物理預(yù)測(cè)是從地震形成機(jī)理出發(fā),監(jiān)測(cè)地震發(fā)生之前物理量異常并進(jìn)行地震預(yù)測(cè)。這是地震預(yù)測(cè)的發(fā)展方向,也是地震學(xué)家努力奮斗的重要目標(biāo)。但是,目前地震機(jī)理不明;難以闡明常見(jiàn)的前兆異常與流行機(jī)理之間的關(guān)聯(lián)性。因此,建立在斷層活動(dòng)、彈性回跳等物理機(jī)理之上的地震預(yù)報(bào)試驗(yàn)場(chǎng)接連受挫,滋生和助長(zhǎng)了地震不可預(yù)測(cè)論。

綜合預(yù)測(cè)是整合多種地震監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)手段,對(duì)前兆信息和預(yù)測(cè)建議進(jìn)行綜合判斷。將理論與實(shí)踐相結(jié)合,優(yōu)選多種地震監(jiān)測(cè)方法和手段,獲取地下、地面、天基、空基地震異常監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),進(jìn)行多類異常的四維動(dòng)態(tài)立體填圖,提取關(guān)聯(lián)、耦合的前兆信息,有序開(kāi)展長(zhǎng)、中、短、臨相結(jié)合的綜合預(yù)測(cè)(李德威,2010,2011,2012;李德威等,2013a),是地震預(yù)測(cè)的發(fā)展方向。需要解決前兆是否有效可靠、方法是否合理權(quán)重、災(zāi)種鑒別是否有科學(xué)依據(jù)、整體與個(gè)體如何協(xié)調(diào)、人機(jī)能否有機(jī)結(jié)合等問(wèn)題。

筆者認(rèn)為,物理預(yù)測(cè)是地震預(yù)測(cè)的根本,綜合預(yù)測(cè)是地震預(yù)測(cè)的根基。如果地震預(yù)測(cè)的思路由破裂物理預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)向熱流物理綜合預(yù)測(cè),許多問(wèn)題可能迎刃而解。蘆山、魯?shù)?、景谷、康定地震的中期預(yù)測(cè)在一定程度上支持了上述設(shè)想。要深入認(rèn)識(shí)這一預(yù)測(cè)思想,離不開(kāi)下地殼層流、盆山耦合大陸動(dòng)力學(xué)和多級(jí)物質(zhì)循環(huán)地球系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)這個(gè)大視野。

2.2 陸內(nèi)地震的預(yù)測(cè)思路

初步總結(jié)陸內(nèi)地震預(yù)測(cè)的思想、方法和步驟,如圖1所示。這是一個(gè)以熱流為主導(dǎo)、循序漸進(jìn)的地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)思路,目前只經(jīng)過(guò)了蘆山、魯?shù)?、景谷、康定等地震中長(zhǎng)期地震預(yù)測(cè)的檢驗(yàn),還需要大量的驗(yàn)證和不斷地完善,特別是在短臨地震監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)方面。

對(duì)于短臨地震預(yù)測(cè),應(yīng)當(dāng)采取圍震思路。在調(diào)查和研究熱災(zāi)害鏈和“熱河”精細(xì)結(jié)構(gòu)及地震空區(qū)的基礎(chǔ)之上,圈定如圖2所示的潛在震區(qū),在已有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上及時(shí)建設(shè)針對(duì)熱流體活動(dòng)有關(guān)的立體監(jiān)測(cè)體系和流動(dòng)加密監(jiān)測(cè)體系,逐步縮小地震發(fā)生區(qū)的時(shí)空范圍,精準(zhǔn)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)地震。本文強(qiáng)調(diào)必須立體監(jiān)測(cè)與熱流體災(zāi)變異常有關(guān)的前兆,在此只作綜合分析和理論探討,有待實(shí)踐檢驗(yàn)。因此,應(yīng)當(dāng)深入研究不同類型前兆之間的關(guān)聯(lián)性、前兆與災(zāi)種之間的關(guān)聯(lián)性、前兆異常與災(zāi)害機(jī)理之間的關(guān)聯(lián)性,針對(duì)熱異常關(guān)聯(lián)前兆,建立專群結(jié)合、群測(cè)群防的立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和預(yù)測(cè)體系,能夠不斷提高地震預(yù)測(cè)水平。

圖1 地震預(yù)測(cè)思路示意圖Fig.1 Schematic diagram showing the workflow of earthquake prediction

圖2 西南地區(qū)地震長(zhǎng)期和中期預(yù)測(cè)示意圖(據(jù)李德威等,2013a,加了魯?shù)?、永善、景谷、康定等地震的震?Fig.2 Long-term and medium-term earthquake forecasts in the Southwest China

由于活動(dòng)“熱河”中固態(tài)、半固態(tài)流變物質(zhì)在重力、天體引潮力等因素作用下異常運(yùn)動(dòng),撞擊到強(qiáng)弱塊體的分界面,形成地震。根據(jù)熱流體撞擊形成地震的模式,熱和流體是地震的直接前兆,機(jī)理相關(guān)的氣象異常、物理異常、化學(xué)異常、水文異常、地質(zhì)異常、生物異常、天文異常是地震的間接前兆。地震監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)應(yīng)當(dāng)在熱流體地震撞擊機(jī)理指導(dǎo)下科學(xué)部署,對(duì)通過(guò)熱災(zāi)害鏈圈定的短臨地震預(yù)測(cè)區(qū),除了運(yùn)用優(yōu)選的地震監(jiān)測(cè)手段獲得綜合前兆異常,并進(jìn)行異常動(dòng)態(tài)立體填圖外,還要在短期地震預(yù)測(cè)區(qū)布設(shè)一系列橫穿“熱河”邊界過(guò)渡帶和幾條平行“熱河”并靠近邊界過(guò)渡帶的高精度地震探測(cè)剖面,抓住 S波對(duì)流體敏感的特點(diǎn),重點(diǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)震源層及其下部的熱軟化物質(zhì)的異常運(yùn)動(dòng),就像醫(yī)學(xué) CT或核磁共振持續(xù)監(jiān)測(cè)人體一樣,能夠準(zhǔn)確把握“血管瘤”的破裂過(guò)程(熱流體撞擊產(chǎn)生地震的過(guò)程)。在臨震期,合理布置按上述思路研發(fā)的災(zāi)害監(jiān)測(cè)和航拍無(wú)人機(jī)、綜合異常多功能監(jiān)測(cè)車,開(kāi)展短臨地震預(yù)測(cè)區(qū)的流動(dòng)加密監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)攝像,并自動(dòng)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中心,這樣就能夠靈活提供急需區(qū)段的前兆信息,而且能夠在第一時(shí)間發(fā)布地震災(zāi)情,繪制烈度圖,及時(shí)開(kāi)展科學(xué)救災(zāi)。

因此,地震預(yù)測(cè)應(yīng)當(dāng)是在符合客觀事實(shí)的地球科學(xué)系統(tǒng)理論指導(dǎo)下采用科學(xué)方法而開(kāi)展的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。地震預(yù)報(bào)還需相應(yīng)的科學(xué)決策與應(yīng)急管理系統(tǒng)。

值得指出的是,地下剩余熱能可形成多種災(zāi)害,火山、跨季度干旱、拋射式滑坡、天然礦難、天然森林大火、突發(fā)性霧霾等許多災(zāi)害可釋放剩余熱能和熱流體,產(chǎn)生各種相似異常,因此災(zāi)種鑒別十分重要。高溫部分熔融或高度熔融形成的巖漿由于低密度產(chǎn)生的浮力,只能向上運(yùn)動(dòng),噴出地表形成火山,會(huì)出現(xiàn)區(qū)域相對(duì)固定的點(diǎn)式異常。而地震的形成機(jī)理不同于火山,是下地殼固態(tài)、半固態(tài)流變物質(zhì)非均勻?qū)恿鲗?dǎo)致順層滑脫的中地殼不斷積累應(yīng)變能,下地殼熱能通過(guò)中地殼應(yīng)變能轉(zhuǎn)換成上地殼機(jī)械能之后發(fā)生脆性破裂,形成地震。當(dāng)局部受熱的上地殼經(jīng)過(guò)冷加工硬化變脆后更易于破裂,因此,跨年度的地源熱干旱之后出現(xiàn)異常降雨或冰凍,當(dāng)?shù)叵聼崮茉俣犬惓７e累,易于發(fā)生地震。在災(zāi)種鑒別和災(zāi)源定位過(guò)程中,必須以致災(zāi)機(jī)理為指導(dǎo),對(duì)各種前兆異常進(jìn)行系統(tǒng)的組合分析、時(shí)空分析、關(guān)聯(lián)分析和主次(權(quán)重)分析。還要深入研究直接前兆與間接前兆的關(guān)系,區(qū)分必然前兆與偶然前兆,挖掘機(jī)理關(guān)聯(lián)的前兆異常數(shù)據(jù),分層塊提取有效前兆異常信息,進(jìn)行大數(shù)據(jù)定量處理和關(guān)聯(lián)分析,定能科學(xué)地預(yù)測(cè)地震。

地球如人,熱流似血。地震是中下地殼熱河(“血管”)局部熱流體異常運(yùn)動(dòng)擊破較堅(jiān)硬的圍巖(“血管瘤破裂”)造成的,因此,對(duì)由熱災(zāi)害鏈圈定的異動(dòng)熱河高危區(qū)段進(jìn)行高分辨率多波段多分量四維地震探測(cè)(“CT動(dòng)態(tài)掃描”),查明熱河潛在發(fā)震區(qū)的精細(xì)結(jié)構(gòu)、流動(dòng)軌跡和流速變化,能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)地震。

查明異常熱活動(dòng)構(gòu)造區(qū)帶特定時(shí)空結(jié)構(gòu)中自然災(zāi)害連發(fā)、群發(fā)、多發(fā)的致災(zāi)因子,辨認(rèn)有效、可靠、確定、關(guān)聯(lián)的前兆,搞清前兆異常和前兆組合所指向的致災(zāi)機(jī)理,是經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)上升到科學(xué)預(yù)測(cè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?？v觀各大地震,地氣耦合現(xiàn)象明顯,震前悶熱、震后降雨(或下雪)似乎形成規(guī)律。震前熱流體異常與物理、化學(xué)、氣象、水文、生物、天文等異常之間可以建立成因聯(lián)系,但是用斷層活動(dòng)、彈性回跳難以合理解釋。因此,從地質(zhì)、自然災(zāi)害、地球物理、氣象等事實(shí)出發(fā),認(rèn)識(shí)地震和關(guān)聯(lián)災(zāi)害的形成機(jī)理,并以此作為創(chuàng)立大陸動(dòng)力學(xué)和地球系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論體系的組成部分,應(yīng)當(dāng)是當(dāng)代地球科學(xué)的重要發(fā)展方向。

2.3 魯?shù)椤⒕肮?、康定地震的預(yù)測(cè)思路

筆者在參與汶川地震之后45天的科技賑災(zāi)過(guò)程中,幾乎天天下雨,不僅看到了地表破裂、噴水冒沙、拋射式碎屑狀遠(yuǎn)程高速滑坡等地震相關(guān)現(xiàn)象,而且在多地采訪了幸存者。綜合各種宏觀前兆異常,主要有:震前天氣悶熱;地下悶響;河井池塘的水位、水溫、顏色、氣味發(fā)生變化;動(dòng)物異常;地震當(dāng)天北川中學(xué)初二(1)班上物理課時(shí)張家春老師演示的指南針不停地亂擺;地震發(fā)生時(shí)看到拖著黑煙的火球,砂土像火山爆發(fā)或大炮發(fā)射一樣噴出,聞到硫磺等異味。

筆者耳聞目睹地震的慘狀和現(xiàn)象,下定了探索地震機(jī)理、開(kāi)展地震預(yù)測(cè)的決心。在地球系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)多級(jí)循環(huán)假說(shuō)、熱災(zāi)害鏈思想和地震熱流體撞擊模式的指導(dǎo)下,終于對(duì)西南地區(qū)2013年以來(lái)發(fā)生的蘆山、魯?shù)?、景谷、康定等?qiáng)震均作了準(zhǔn)確的長(zhǎng)期和中期預(yù)測(cè)(圖2)。

我們?cè)?jīng)闡述了蘆山地震的預(yù)測(cè)過(guò)程(李德威等,2013a)。魯?shù)椤⒖刀ǖ卣鹋c蘆山、玉樹(shù)等地震屬于同一個(gè)地震構(gòu)造系統(tǒng)和發(fā)震系列(李德威等,2014)。因此,本文不再詳細(xì)敘述魯?shù)?、景谷、康定地震的預(yù)測(cè)過(guò)程。概括其要點(diǎn)是:在地質(zhì)構(gòu)造上,它們沿著中新世以來(lái)從青藏高原下地殼非均勻流出產(chǎn)生的川滇菱形塊體的東北部邊緣構(gòu)造帶,與玉樹(shù)地震一起,呈串珠狀分布。在長(zhǎng)期和中期異常上,它們經(jīng)歷了共同的跨年度干旱和后續(xù)的氣候突變和波動(dòng)期,與地源熱能、水汽等作用有關(guān),“熱河”異常流動(dòng)導(dǎo)致地氣耦合,形成熱災(zāi)害鏈。而且,在川滇菱形塊體的東北部活動(dòng)的邊緣構(gòu)造帶“熱河”流域出現(xiàn)了強(qiáng)震空區(qū)。由于我們沒(méi)能掌握“熱河”的精細(xì)結(jié)構(gòu),目前還不能十分精準(zhǔn)地確定異動(dòng)熱流物質(zhì)的可能撞擊點(diǎn),這種預(yù)測(cè)尚處于理論分析階段。

地震長(zhǎng)期和中期預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)是熱災(zāi)害鏈。初步認(rèn)為,地震是開(kāi)放的復(fù)雜地球系統(tǒng)中熱能驅(qū)動(dòng)不同相態(tài)的物質(zhì)發(fā)生多級(jí)循環(huán)運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式之一,與其他自然災(zāi)害一起,構(gòu)成有序的時(shí)–空–物–能結(jié)構(gòu)。地球四維非均勻熱結(jié)構(gòu)導(dǎo)致熱流體非均勻流動(dòng),不僅成礦成藏,而且致災(zāi)致難,并決定了自然災(zāi)害的區(qū)域性、群發(fā)性、連發(fā)性、關(guān)聯(lián)性、有序性、遷移性、突發(fā)性等特點(diǎn)。因此,海洋之中、大陸內(nèi)部、洋陸之間、地氣之間、天地之間的各種自然災(zāi)害常存在著關(guān)聯(lián)性。地球系統(tǒng)在非均勻熱動(dòng)力作用下產(chǎn)生的致災(zāi)因子構(gòu)成時(shí)空有序、機(jī)理關(guān)聯(lián)的災(zāi)害結(jié)構(gòu),稱為熱災(zāi)害鏈(李德威,2011,2012,2014a,2014b)。

2004年以來(lái),西南地區(qū)自然災(zāi)害頻發(fā)(陳桂凡等,2013)。熱災(zāi)害鏈典型結(jié)構(gòu)如圖3所示,震前3～6年出現(xiàn)跨年度干旱,伴生森林大火(長(zhǎng)期前兆異常);震前 1～2年常表現(xiàn)為異常降雨和氣候大幅波動(dòng),甚至出現(xiàn)大面積冰凍(中期前兆異常)。因此,地源熱流體異?；顒?dòng)及其地氣耦合是地震中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的基礎(chǔ),也是預(yù)測(cè)極端氣候事件的一個(gè)新思路。

自然災(zāi)害連發(fā)、群發(fā)區(qū)域與地?zé)岙惓^(qū)域吻合。在特定地?zé)針?gòu)造單元熱能的源–匯–釋量級(jí)和過(guò)程決定了熱災(zāi)害鏈的強(qiáng)度和時(shí)空結(jié)構(gòu)。大陸盆山體系中下地殼具有四維非均勻流動(dòng)特征。地貌、地質(zhì)、地球物理、GPS、地震、溫泉、礦床的綜合特征表明(孫潔等,1989;曾融生和孫為國(guó),1992;Royden et al.,1997;Clark and Boyden,2000;Wang et al.,2001;周伏洪等,2002;蔡學(xué)林等,2003;李德威.2008b;羅文行等,2008;馬宏生等,2008;Burchfiel et al.,2008;Hubbard and Shaw,2009;Wang et al.,2009;Bai et al.,2010;Zhang et al.,2010;鄭勇等,2013),青藏高原地殼分層流變顯著,深部地殼物質(zhì)向北流動(dòng)受阻后轉(zhuǎn)向東流,盆山邊界是地貌、地殼厚度、巖性強(qiáng)度的突變帶,也是地震多發(fā)帶。近年來(lái)西南地區(qū)災(zāi)害頻發(fā)與源于恒河盆地流經(jīng)亞?wèn)|、尼木、羊八井、錯(cuò)那、雁石坪、沱沱河、玉樹(shù)、鮮水河、安寧河、小江的下地殼“熱河”中下游異常流動(dòng)有關(guān),有關(guān)內(nèi)容下面將作較詳細(xì)的說(shuō)明。該區(qū)段上一次地震活躍期從1970年1月5日號(hào)通海7.8級(jí)地震開(kāi)始,其后相繼發(fā)生了1973年2月6日爐霍7.6級(jí)地震、1974年5月11日云南永善7.1級(jí)地震、1976年11月7日和12月13日鹽源6.7級(jí)和6.4級(jí)地震、1979年3月15日普洱6.8級(jí)地震和1981年1月24日道孚6.9級(jí)地震,地震烈度等震線長(zhǎng)軸為NW-SE向或近南北向,與“熱河”流動(dòng)方向和熱液體撞擊形式有關(guān)。

圖3 西南地區(qū)已經(jīng)發(fā)生(a)和正在進(jìn)行(b)的熱災(zāi)害鏈Fig.3 Happened (a) and ongoing (b) thermal disaster chains in the Southwest China

上述地震大爆發(fā)事件之后,經(jīng)過(guò)了23年的災(zāi)害平靜期,于 2004年開(kāi)始出現(xiàn)災(zāi)害群發(fā)和連發(fā)事件,根據(jù)其時(shí)空結(jié)構(gòu),可分解成兩個(gè)次級(jí)的熱災(zāi)害鏈(圖3)。早期的熱災(zāi)害鏈偏北,晚期的熱災(zāi)害鏈偏南。

總之,根據(jù)熱災(zāi)害鏈的時(shí)空結(jié)構(gòu),結(jié)合異常活動(dòng)的“熱河”流域?yàn)?zāi)能(剩余熱能)聚散規(guī)律及其地震空區(qū)分析,對(duì)蘆山地震和魯?shù)?、景谷、康定地震進(jìn)行了較準(zhǔn)確的長(zhǎng)期和中期預(yù)測(cè)。

3 魯?shù)椤⒕肮?、康定地震的預(yù)測(cè)原理

3.1 流行的地震機(jī)理及其存在的問(wèn)題

自從1901年Reid提出彈性回跳模式以來(lái),人們相信斷層運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生地震。一般認(rèn)為,大陸構(gòu)造地震是在板塊運(yùn)動(dòng)構(gòu)造背景下,水平擠壓力遠(yuǎn)程作用于活斷層,導(dǎo)致活斷層閉鎖段應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)發(fā)生破裂,斷層兩盤滑動(dòng)位移,出現(xiàn)反向的彈性彎曲,斷面破裂處產(chǎn)生沖擊卸載,激發(fā)的彈性波向外傳播,斷層兩盤變形巖石彈性回跳并發(fā)生位移。

這個(gè)模式的核心是彈性體內(nèi)發(fā)生位錯(cuò)和位移。因此,人們努力監(jiān)測(cè)震前斷層兩盤彈性斷塊“應(yīng)有”的顯著變形和斷裂帶“應(yīng)有”地應(yīng)力集中。按照此思路一些多震發(fā)達(dá)國(guó)家精心布置了高密度、高精度的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),至今沒(méi)能成功預(yù)測(cè)地震。特別是受到美國(guó) Parkfield地震預(yù)測(cè)試驗(yàn)場(chǎng)的嚴(yán)重打擊之后,地震預(yù)測(cè)的風(fēng)向突變,地震不可預(yù)測(cè)成為主流觀點(diǎn)

地震真的是彈性體位錯(cuò)而成嗎？若如此,震前斷層兩盤應(yīng)有十分顯著的彈性變形,為何用高精度的GPS等手段測(cè)量不到？人們是否忽視了真正的震源物理和震源之下的能量–物質(zhì)狀態(tài)而過(guò)分強(qiáng)調(diào)表淺層次直接觀察到的同震脆性破裂現(xiàn)象？震源應(yīng)當(dāng)是認(rèn)識(shí)地震成因的關(guān)鍵因素,地震體的物理狀態(tài)、構(gòu)造性質(zhì)、能量來(lái)源、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)不能被忽視的。因此,震源孕育過(guò)程和災(zāi)能聚散規(guī)律是解析地震機(jī)理的關(guān)鍵。

3.2 熱流體地震機(jī)理簡(jiǎn)介

震源體的發(fā)育背景、基本結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、物理性質(zhì)、構(gòu)造樣式,是認(rèn)識(shí)地震成因、開(kāi)展地震監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。震源體周圍震前常區(qū)域性面狀分布與熱有關(guān)的異常,傅承義等(1979)將這種現(xiàn)象稱為“紅腫說(shuō)”,認(rèn)為斷層理論阻礙了地震機(jī)理研究和地震預(yù)測(cè)。正如滕吉文(2010)指出:“一個(gè)強(qiáng)烈地震的孕育發(fā)生和發(fā)展,必須具有一個(gè)特異的深部介質(zhì)和構(gòu)造環(huán)境,及其在力源作用下物質(zhì)的重新分異調(diào)整和運(yùn)移的深層動(dòng)力過(guò)程?！标悇僭?2006)認(rèn)為震源一般發(fā)育在300～400 ℃的地殼脆韌性轉(zhuǎn)換帶。

震源體物質(zhì)沒(méi)有直接噴出地表,肉眼無(wú)法觀察,深鉆遙不可及,難以確定其精細(xì)結(jié)構(gòu)。然而,根據(jù)不同構(gòu)造單元、構(gòu)造層次、構(gòu)造階段展現(xiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象總結(jié)的地質(zhì)規(guī)律,可建立包括地震甚至災(zāi)害鏈的構(gòu)造模式,闡明地球不同層塊之間能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。地球物理探測(cè)、高溫高壓實(shí)驗(yàn)、數(shù)字模擬也是認(rèn)識(shí)震源物理、震源機(jī)理的重要途徑。

筆者自從 1990年以來(lái)對(duì)青藏高原及鄰區(qū)持續(xù)開(kāi)展地質(zhì)調(diào)查和研究,先后創(chuàng)立了下地殼層流驅(qū)動(dòng)盆山耦合的大陸動(dòng)力學(xué)假說(shuō)、軟流圈層流驅(qū)動(dòng)洋陸耦合并制約大陸盆山耦合的地球內(nèi)部系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)假說(shuō)、多級(jí)物質(zhì)循環(huán)關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)的地球系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)假說(shuō)、熱流體撞擊地震成因模式和熱災(zāi)害鏈成因模式。這些地學(xué)基礎(chǔ)理論和應(yīng)用基礎(chǔ)理論的新嘗試是蘆山、魯?shù)?、景谷、康定等地震預(yù)測(cè)的基礎(chǔ),可為大陸地震預(yù)測(cè)提供理論指導(dǎo)(圖1)。

概括起來(lái),簡(jiǎn)述如下:地球大地構(gòu)造單元與地貌單元吻合,分為一級(jí)的大洋與大陸和二級(jí)的造山帶與盆地,同級(jí)構(gòu)造單元結(jié)構(gòu)互補(bǔ)、構(gòu)造轉(zhuǎn)換、建造互換、機(jī)理統(tǒng)一、演化同步。兩級(jí)構(gòu)造單元之間具有結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、建造和機(jī)理的自相似性,并具有關(guān)聯(lián)成因:地球內(nèi)核在高溫熔融的外核中極不穩(wěn)定而偏離地心(黃定華等,2001),由此引起外核巨量流體的順層流動(dòng),外核的非均勻極高溫?zé)崃黧w在核幔邊界匯流形成巨量地幔上升熱流。不同形態(tài)的低密度深地幔熱流物質(zhì)在浮力作用下呈墻狀、柱狀上涌。墻狀深地幔熱流物質(zhì)上涌(地幔墻)構(gòu)成熱線,形成洋中脊;柱狀深地幔熱流物質(zhì)上涌(地幔柱)構(gòu)成熱點(diǎn),形成洋島。地幔墻熱流物質(zhì)上涌造成上部地幔部分熔融形成軟流圈,軟流圈溢出低密度的玄武巖形成洋中脊,密度相對(duì)較高的地幔半固態(tài)熱流物質(zhì)隨著不斷傾斜的軟流圈底面從洋中脊順層流向大陸,帶動(dòng)仍具有陸殼成分的洋盆水平擴(kuò)張。流入大陸的地幔軟流圈低密度物質(zhì)造成大陸垂向生長(zhǎng),陸洋差異升降,大陸剝蝕物主要通過(guò)河流搬運(yùn)到海洋。大陸軟流圈加厚部位發(fā)生線性或點(diǎn)狀地幔底辟作用,一方面改變了莫霍面的產(chǎn)狀,另一方面引起大陸下地殼部分熔融和固態(tài)流變,下地殼固態(tài)流變物質(zhì)側(cè)向流失的區(qū)域形成大陸裂谷和沉積盆地,下地殼熱流物質(zhì)側(cè)向流入的區(qū)域形成造山帶或高原,山脈剝蝕物充填到盆地中，盆山之間地殼物質(zhì)發(fā)生循環(huán)運(yùn)動(dòng)。

地球內(nèi)部時(shí)空分布不均勻的熱能經(jīng)過(guò)一定時(shí)間積累之后達(dá)到臨界狀態(tài),在天文事件的觸發(fā)下,過(guò)剩熱能快速釋放產(chǎn)生不同尺度的構(gòu)造活動(dòng)及其災(zāi)害–環(huán)境效應(yīng),一系列關(guān)聯(lián)的突發(fā)性災(zāi)害連發(fā)和群發(fā),引起不同級(jí)別的氣候環(huán)境變化。對(duì)于導(dǎo)致恐龍滅絕這樣的巨型熱災(zāi)害鏈(李德威,2014a,2014b)與洋陸系統(tǒng)熱構(gòu)造強(qiáng)烈活動(dòng)有關(guān),地下熱能經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間積累到一定程度,巖漿侵位形成大陸超級(jí)干旱,海洋出現(xiàn)熱噴泉,洋陸同步發(fā)生超級(jí)火山噴發(fā)和巖體侵位,巨量溫室氣體溢出,海水大幅度升溫和缺氧,風(fēng)暴潮頻發(fā),海洋生物滅絕。陸地火山發(fā)生碎屑流和巖熔流,引發(fā)森林草原大火,火山和植物燃燒釋放巨量二氧化碳,導(dǎo)致地球內(nèi)部釋放出的熱量不能向外層空間擴(kuò)散,地球氣溫升高,氧氣含量急劇減少;火山噴發(fā)釋放大量的二氧化硫,與大氣層中水汽混合形成酸雨。隨著火山巖漿作用持續(xù)進(jìn)行,地殼釋放大量熱能后逐漸變冷,同時(shí)火山灰、二氧化硫和燃燒產(chǎn)生的灰燼遍布地球上空,反射太陽(yáng)輻射熱能,進(jìn)一步造成地球淺表層變冷,進(jìn)入冰期。同時(shí)大批陸生植物死亡,在低溫環(huán)境下易于保存,形成煤層。隨著地球內(nèi)部熱能再積累,在地幔和下地殼熱流作用下冷而脆的大陸上地殼發(fā)生公里級(jí)的斷裂,洋陸相互作用區(qū)發(fā)生更大規(guī)模的變形，形成無(wú)數(shù)群發(fā)和連發(fā)的里氏12級(jí)以上地震,部分地震引起海嘯,熱噴泉、滑坡、巖崩和泥石流。通過(guò)構(gòu)造活動(dòng)、地震、熱噴泉等釋放的熱能、水汽改造冷凝的大氣混合物,形成大范圍巨量降雨,超級(jí)洪水強(qiáng)烈沖刷和剝蝕山脈,盆地同步形成巨厚(km 級(jí))的礫石層不整合覆蓋在下伏地層之上,陸生動(dòng)物最終滅絕。這種巨型熱災(zāi)害鏈能夠徹底改變地球環(huán)境,可能是海洋生物、陸生植物和陸生動(dòng)物銳減甚至分批滅絕的根本原因。

西南地區(qū)正在發(fā)生微型熱災(zāi)害鏈,其時(shí)空結(jié)構(gòu)、演變過(guò)程和形成機(jī)理基本類似于巨型、大型、中型和小型熱災(zāi)害鏈(李德威,2014b),但是其孕育背景、熱能量級(jí)、致災(zāi)作用顯著不同。陸內(nèi)微型熱災(zāi)害鏈與地幔墻、地幔柱底辟和軟流圈層流沒(méi)有直接的關(guān)系,而且熱能積累時(shí)間短,到不了洋陸耦合、盆山耦合峰期大規(guī)模熔融巖漿垂向上流的程度,而是地殼局部非均勻固態(tài)流變物質(zhì)側(cè)向異常流動(dòng)產(chǎn)生的災(zāi)害效應(yīng)。

對(duì)于陸內(nèi)地震而言,大陸非均勻的物性結(jié)構(gòu)和熱結(jié)構(gòu)決定下地殼流動(dòng)具有非均勻時(shí)空結(jié)構(gòu)。在下地殼流層中出現(xiàn)熱流體線性富集帶(稱為“熱河”),當(dāng)“熱河”中熱流體在天體觸發(fā)或因自身流量、流速、流向突變而發(fā)生異常流動(dòng),以俯沖、上沖、側(cè)沖和斜沖的方式撞擊周邊堅(jiān)硬圍巖,受到爆轟的中地殼形成點(diǎn)狀震源,震源附近熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,通過(guò)上地殼脆性斷層活動(dòng)和地表破裂釋放出來(lái),形成地震。上地殼破裂系統(tǒng)加劇了包括水汽在內(nèi)的地下氣體的釋放,改變了局部的大氣格局,形成異常天氣。

根據(jù)上述假說(shuō)或模式,震前不同階段會(huì)產(chǎn)生一系列與熱流體異常有關(guān)的前兆,以此為基礎(chǔ)建立地震及其關(guān)聯(lián)災(zāi)害的動(dòng)態(tài)立體監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)系統(tǒng),不僅可作為地震及其關(guān)聯(lián)災(zāi)害預(yù)測(cè)的一個(gè)新思路和新途徑,而且是檢驗(yàn)地學(xué)基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)應(yīng)用理論新體系的重要標(biāo)準(zhǔn)。圖1是上述假說(shuō)應(yīng)用于地震預(yù)測(cè)的演繹部分,然而,要?jiǎng)?chuàng)立系統(tǒng)的地學(xué)理論體系,有賴于大量事實(shí)的歸納和新事實(shí)、新預(yù)測(cè)的反復(fù)檢驗(yàn),科學(xué)假說(shuō)才有可能上升到科學(xué)理論,更好地指導(dǎo)實(shí)踐。

地震預(yù)測(cè)和地震機(jī)理的復(fù)雜性在于震源通常出現(xiàn)在地下10 km之下的中地殼,人們只看到地震發(fā)生后的地表破裂,易于片面強(qiáng)調(diào)斷層的作用。雖然我們無(wú)法直接觀察到現(xiàn)今的震源物質(zhì),直接測(cè)量震源物理量,但是大量的地質(zhì)和地球物理現(xiàn)象、高溫高壓實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬和地震前兆表明:垂向上,地震常發(fā)生在脆性上地殼與韌性下地殼之間的韌脆性轉(zhuǎn)換帶;橫向上,地震常發(fā)生在地殼厚度和巖石強(qiáng)度突變帶;物質(zhì)上,沿著下地殼四維不均勻流變帶(“熱河”)的半固態(tài)、固態(tài)物質(zhì)點(diǎn)式作用于具有顯著強(qiáng)度差異的分層分塊物性界面;構(gòu)造上,下地殼韌性流變與中地殼韌–脆性轉(zhuǎn)換和上地殼脆性破裂密切關(guān)聯(lián);能量上,震源之下高能域的地?zé)崮芡ㄟ^(guò)震源層應(yīng)變能積累與轉(zhuǎn)換制約震源之上低能域的機(jī)械能。高分辨率地震層析成像可獲得震源區(qū)精細(xì)的速度結(jié)構(gòu),一些大地震的震源位于低速–高導(dǎo)層與高速–高阻層之間,與韌脆性轉(zhuǎn)換及其熱流體非均勻作用有關(guān)。

需要強(qiáng)調(diào)的是,地震機(jī)理必須遵循熱力學(xué)第二定律,發(fā)育在大陸地殼分層流變構(gòu)造系統(tǒng)韌–脆性轉(zhuǎn)換帶的地震能量,只能來(lái)自更高能的下部韌性區(qū)域,不可能來(lái)自更低能的上部脆性區(qū)域。若果真如此,必然出現(xiàn)重大的觀念轉(zhuǎn)變:斷裂是表,熱流是因,地震是果。僅就地震與斷裂而言,前者是因,后者是果。如今因果關(guān)系倒置,因此得出地震無(wú)法預(yù)測(cè)的結(jié)論。

在大陸地殼非均勻分層流變構(gòu)造系統(tǒng)中,局部熱能集中區(qū)帶的下地殼韌性流層中,半固態(tài)、固態(tài)流變物質(zhì)持續(xù)緩慢地流動(dòng)產(chǎn)生活動(dòng)的順層韌性剪切帶,通過(guò)中地殼韌–脆性滑脫層的變形調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)熱能–應(yīng)變能–機(jī)械能轉(zhuǎn)換,導(dǎo)致上地殼斷裂和地表層破裂。震前地殼表淺層次構(gòu)造變形及其增量應(yīng)變并不明顯,可能出現(xiàn)微量的地傾斜、地面升降,有時(shí)產(chǎn)生地表塌陷和拋射式滑坡。上地殼及表淺層突變性的破裂、位移只能是同震構(gòu)造。地殼深部熱流體的異常流動(dòng),會(huì)在相應(yīng)的時(shí)空結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)熱、甲烷、二氧化碳、氡、地下水、電性、磁性、重力、波速、地聲、氣象、某些元素的同位素、水文、天文觀測(cè)、生物等異常,它們是地震預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。從熱流體撞擊地震模式出發(fā),應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)短臨地震監(jiān)測(cè)區(qū)多層次地源異常熱能及其相關(guān)的尾波Qc值、S波分裂、泊松比等的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和綜合分析。例如,Aki (2004) 研究圣安德烈斯帶地震與尾波Qc值之間存在時(shí)間關(guān)聯(lián)性,認(rèn)識(shí)到地殼韌性層與上地殼脆性層之間發(fā)生相互作用,地震的動(dòng)力來(lái)源可能是脆–韌性轉(zhuǎn)化帶。

3.3 魯?shù)?、景谷、康定地震的機(jī)理分析

上述從地球系統(tǒng)到地震機(jī)理的系列創(chuàng)新思想是認(rèn)識(shí)汶川、玉樹(shù)、蘆山、魯?shù)?、景谷、康定等地震機(jī)理的基礎(chǔ)。限于篇幅,除去細(xì)節(jié),闡述如下要點(diǎn):

(1) 青藏高原東南部地震孕育的構(gòu)造背景。大陸一般經(jīng)歷基底演化、洋陸演化和陸內(nèi)盆山演化三階段地質(zhì)構(gòu)造過(guò)程。青藏高原及鄰區(qū)經(jīng)歷了太古宙–古元古代結(jié)晶基底和中–新元古代褶皺基底形成階段、原特提斯–古特提斯–中特提斯–新特提斯及其相關(guān)古陸向南有序遷移階段和青藏高原北東部燕山期、中部喜馬拉雅早期和南部喜馬拉雅晚期的盆山耦合階段和3.6 Ma以來(lái)青藏高原整體均衡隆升階段(李德威,2008b;Li,2010,2013)。青藏高原東南部地震活動(dòng)與燕山期以來(lái)的陸內(nèi)構(gòu)造過(guò)程有關(guān):燕山早期帶動(dòng)太平洋生成和擴(kuò)張的地幔軟流圈物質(zhì)層流至四川盆地聚集加厚,底辟上升,四川盆地下地殼熱軟化物質(zhì)從中心向外層流,周邊山脈下地殼加厚并同步隆升,龍門山造山帶同期形成。燕山晚期以來(lái),四川盆地逐漸冷卻,基底固結(jié)硬化。喜馬拉雅晚期(中新世)印度洋地幔軟流圈物質(zhì)層流至恒河盆地加厚并底辟上升,恒河盆地下地殼熱流物質(zhì)向北不均勻流向青藏高原,喜馬拉雅造山帶同步形成。由于源于恒河盆地的下地殼層流仍在進(jìn)行,下地殼不均勻流動(dòng)在青藏高原及鄰區(qū)地殼加厚過(guò)程中形成三角形發(fā)震構(gòu)造域(李德威等,2014)。從地質(zhì)、地震、地球物理綜合分析,三角形發(fā)震構(gòu)造域內(nèi)部存在 7條源于恒河盆地向北流動(dòng)的下地殼“熱河”(李德威等,2009,2013a;李德威,2010),驅(qū)動(dòng)多震域向北漂移,從東到西為:(1)錯(cuò)那–桑日–墨竹工卡–嘉黎–波密–察隅–保山–耿馬“熱河”;(2)亞?wèn)|–尼木–羊八井–錯(cuò)那–雁石坪–沱沱河–玉樹(shù)–鮮水河–安寧河–小江“熱河”;(3)定結(jié)–謝通門–申扎–雙湖–西金烏蘭湖–庫(kù)賽湖–冬給錯(cuò)拉湖–迭部–舟曲及平武“熱河”;(4)老定日–鎖作–許如錯(cuò)–當(dāng)惹雍錯(cuò)–依布茶卡–朝陽(yáng)湖“熱河”;(5)浪強(qiáng)錯(cuò)–打加錯(cuò)–扎日南木錯(cuò)–扎西錯(cuò)“熱河”；(6)亞熱–森里錯(cuò)–倉(cāng)木錯(cuò)–美馬錯(cuò)–清澈湖構(gòu)“熱河”;(7)普蘭–扎達(dá)–扎西崗–印度河“熱河”。這些“熱河”上游的寬度、流量、能量較大,下游寬度、流量和能量較小,但是支流和撞擊點(diǎn)多,因而在中新世以來(lái)形成的青藏高原仍具活性的中下地殼與燕山期形成現(xiàn)已固結(jié)的塔里木、柴達(dá)木、四川、鄂爾多斯等盆地基底之間構(gòu)造邊界帶易于發(fā)震。李德威等(2009)首次提出下地殼存在“熱河”,主要依據(jù)強(qiáng)震沿著高熱流異常帶和磁異常帶的地塹(裂谷)分布,也是中新世以來(lái)金屬礦床成礦帶的集中部位,地殼尺度的線性熱隆伸展構(gòu)造顯著。大地電磁測(cè)深獲得的青藏高原東南部電性結(jié)構(gòu)(Bai et al.,2010)證實(shí)兩條與推斷的“熱河”吻合的下地殼非均勻流動(dòng)通道。亞?wèn)|–尼木–羊八井–錯(cuò)那–雁石坪–沱沱河–玉樹(shù)–鮮水河–安寧河–小江“熱河”中下游呈串珠狀分布的玉樹(shù)、汶川、蘆山、魯?shù)?、景谷、康定地震正是孕育在這種地殼熱活動(dòng)構(gòu)造背景中。應(yīng)當(dāng)一體化開(kāi)展“熱河體系”的地質(zhì)–地球物理–地?zé)屺C地震及其相關(guān)災(zāi)害–礦床–地殼(工程)穩(wěn)定性–環(huán)境變化的理論研究、系統(tǒng)勘查、效益評(píng)估和綜合利用。

(2) 垂向上的強(qiáng)弱邊界與多震層。近 20年來(lái),確認(rèn)大陸地殼分層流變是超越剛性巖石圈板塊的突破口之一。陸內(nèi)地震不是脆性斷層造成的,而是流固耦合的結(jié)果。大陸下地殼因異常熱活動(dòng)而富含流體的韌性層抗剪能力弱,由于盆山體系莫霍面傾斜,在重力、剪切力、慣性等作用下半固態(tài)–固態(tài)流變物質(zhì)易于發(fā)生順層流動(dòng)。非均勻流動(dòng)的下地殼與其上的固體殼層之間通過(guò)順層韌–脆性剪切帶與上地殼脆性層調(diào)節(jié),因此,具有順層滑脫性質(zhì)的中地殼韌–脆性剪切帶才具有吸熱儲(chǔ)能和熱能–應(yīng)變能轉(zhuǎn)換功能,當(dāng)積蓄的地震能量達(dá)到邊界條件或外界觸發(fā)而發(fā)生地震。過(guò)量熱能導(dǎo)致熱流體異常運(yùn)動(dòng),在非均勻活動(dòng)地殼內(nèi)部和邊緣多點(diǎn)撞擊構(gòu)成震源層。脆性上地殼先期產(chǎn)生的斷層帶是震前熱流體良好的外溢通道,也是發(fā)震時(shí)優(yōu)先但不是唯一的災(zāi)能突然釋放區(qū)。

統(tǒng)計(jì)分析表明,青藏高原地震震源集中分布在15～40 km的深度范圍,其中30～33 km深度是一個(gè)優(yōu)勢(shì)層(羅文行等,2008,2012)。南北構(gòu)造帶南段多震層主要分布在地下10～15 km,33 km附近地震也較多。殼內(nèi)多震層與其下的低速層、低阻層密切相關(guān),青藏高原東部下地殼存在向東非均勻運(yùn)動(dòng)的高溫富含流體的部分熔融層,與剛性的四川盆地形成鮮明反差,中下地殼波速、電性的各向異性與地表GPS的動(dòng)向耦合特征反映了下地殼非均勻流動(dòng)的方向。

(3) 橫向上的強(qiáng)弱邊界與撞擊點(diǎn)。活動(dòng)的大陸下地殼存在四維非均勻流變特性,不僅垂向分層流變,而且橫向分層流變,還存在時(shí)間上的動(dòng)態(tài)演變。下地殼“熱河”與兩側(cè)的固體巖塊之間存在流固作用,“熱河”的產(chǎn)狀、形態(tài)及其內(nèi)部固態(tài)、半固態(tài)流變物質(zhì)的溫度、流體類型與含量、黏滯性等決定了異常流動(dòng)狀態(tài)和撞擊時(shí)的入射角和撞擊點(diǎn)位。從熱流物質(zhì)異常流動(dòng)到爆轟圍巖,由連續(xù)變形運(yùn)動(dòng)到加速突變運(yùn)動(dòng),在地殼、土壤圈、生物圈、水圈、大氣圈都有不同程度的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。地聲、火球、大氣甲烷含量的突變、碎屑狀拋射滑坡等說(shuō)明中上地殼在富含甲烷、二氧化碳等熱流體的撞擊下可能伴隨甲烷爆炸。瞬時(shí)高壓沖擊波改變了震源體及周邊巖石的力學(xué)狀態(tài),甚至發(fā)生構(gòu)造和巖石重組,如假玄武玻璃的形成。主流線方向、強(qiáng)弱邊界產(chǎn)狀、熱流體入射角與撞擊點(diǎn)的關(guān)系決定了震源機(jī)理及其固體上地殼彈性波(縱波、橫波、表面波)的傳播方向、路徑和范圍,影響地震烈度分區(qū)。烈度圖等震線長(zhǎng)軸方向一般平行于強(qiáng)弱邊界。主流線與強(qiáng)弱邊界平行形成走滑型(或側(cè)沖式)地震,玉樹(shù)、魯?shù)?、康定地震位于上述“熱河”的東北側(cè),應(yīng)屬于此類。主流線與強(qiáng)弱邊界直交形成逆沖型(包括仰沖式和俯沖式)地震,蘆山地震屬于逆沖型(或仰沖式)地震。主流線與強(qiáng)弱邊界斜交形成逆沖兼走滑型(或斜沖式)地震,汶川地震屬于此類,而且沿著龍門山從映秀主震區(qū)向北東方向,熱流體撞擊方向與強(qiáng)弱邊界之間的交角變小,走滑分量增大。

鄭勇等(2013)利用地震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)采用層析成像方法和遠(yuǎn)震接收函數(shù)分析方法,獲得了南北構(gòu)造帶中段精細(xì)的S 波速度結(jié)構(gòu)、地殼厚度和泊松比分布狀況,顯示汶川、蘆山地震均位于地殼厚度和波速結(jié)構(gòu)劇烈變化梯度帶,地震深度處于從均勻波速結(jié)構(gòu)向非均勻波速結(jié)構(gòu)的過(guò)渡帶。魯?shù)?、景谷、康定地震產(chǎn)于與汶川、玉樹(shù)、蘆山地震類似并關(guān)聯(lián)的地殼分層流變構(gòu)造環(huán)境,但是橫向流變結(jié)構(gòu)有所不同,青藏高原活動(dòng)弱地殼與四川盆地?zé)岷纳⒐探Y(jié)硬化的強(qiáng)地殼之間的構(gòu)造邊界在雅安至石棉一帶發(fā)生轉(zhuǎn)折,燕山期四川盆地與周邊造山帶同步盆山耦合,盆地NW側(cè)的盆山邊界呈NE-SW走向,SW側(cè)盆山邊界為NW-SE走向。中新世以來(lái),從恒河盆地向北不均勻流入青藏高原的下地殼熱流物質(zhì),受到塔里木、柴達(dá)木盆地固結(jié)地殼的阻擋后轉(zhuǎn)向東流;沿著“熱河”支流大角度流向四川盆地的熱流物質(zhì)除了造成龍門山造山帶地殼活化、伴生仰沖型地震外,大量的熱流物質(zhì)受阻后轉(zhuǎn)向分流,一部分匯入東昆侖–西秦嶺構(gòu)造結(jié)外泄,沿著固結(jié)的鄂爾多斯盆地南部、東部和西部邊界流動(dòng),形成線性熱隆伸展地震活動(dòng)帶;另一部分匯入帶動(dòng)川滇菱形塊體向 SSE方向運(yùn)動(dòng)的鮮水河–安寧河–小江“熱河”,“熱河”流向與兩側(cè)強(qiáng)度差異顯著的構(gòu)造邊界近于平行或呈小角度相交,在“熱河”轉(zhuǎn)彎或“河岸”突出部位易于發(fā)生側(cè)沖型或斜沖型地震。魯?shù)?、康定地震主要受NNW-SSE走向的鮮水河–小江下地殼“熱河”非均勻流動(dòng)過(guò)程中半固態(tài)流變物質(zhì)側(cè)向撞擊強(qiáng)弱構(gòu)造邊界,物質(zhì)流變方向與等震線長(zhǎng)軸平行,類似于玉樹(shù)地震,為走滑型(或側(cè)沖式)地震。景谷地震位于近南北向小江下地殼“熱河”的南緣,處于 NW-SE走向保山–耿馬“熱河”的結(jié)合部位,可能與小江下地殼“熱河”西側(cè)的側(cè)沖作用及其對(duì)保山–耿馬“熱河”北側(cè)硬塊的撞擊作用有關(guān)。

(4) 災(zāi)能(剩余熱能)的源、匯、釋(泄)與地震平靜期–活躍期轉(zhuǎn)換。從本質(zhì)上說(shuō),大陸下地殼四維非均勻流動(dòng)是熱能源、匯、釋動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程。對(duì)于汶川、玉樹(shù)、蘆山、魯?shù)?、景谷、康定等地震和青藏高原的地震而?下地殼是災(zāi)能源區(qū),增量熱能從恒河盆地通過(guò)非均勻下地殼流動(dòng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程輸送;中地殼是災(zāi)能匯區(qū),傳導(dǎo)至中地殼的下地殼熱能導(dǎo)致固態(tài)相變,轉(zhuǎn)變成應(yīng)變能;上地殼是災(zāi)能釋區(qū),當(dāng)中地殼應(yīng)變能積累到臨界狀態(tài),在下地殼“熱河”加速運(yùn)動(dòng)作用下,所積累的應(yīng)變能通過(guò)上地殼斷裂活動(dòng)和地表破裂釋放,發(fā)生系列地震;對(duì)于青藏高原“熱河”而言,地幔軟流圈層流和底辟是源區(qū),恒河盆地下地殼是匯區(qū),青藏高原及鄰區(qū)的“熱河”是泄區(qū)。還應(yīng)當(dāng)從時(shí)間上認(rèn)識(shí)熱能收支與災(zāi)害演變,對(duì)魯?shù)?、康定等地震有關(guān)“熱河”中下游而言,1981～2004年是災(zāi)害能量孕育期,不斷積累增量熱能,源、匯難分;2004年至今,通過(guò)跨年度干旱、潛熱及水氣蒸發(fā)、排氣、地震、拋射式滑坡、天然礦難等災(zāi)害活動(dòng)不斷釋放剩余熱能,自從汶川地震以來(lái)總體上震級(jí)呈遞減之勢(shì),剩余能量釋放強(qiáng)度減弱。

4 討論與結(jié)論

本文歸納如下5點(diǎn)仍有待深入探討的重要認(rèn)識(shí):

(1) 地震能夠預(yù)測(cè)。理論上,地震是一種構(gòu)造現(xiàn)象,構(gòu)造是一種地質(zhì)現(xiàn)象,地質(zhì)是一種地球現(xiàn)象。地球如人,熱流似血。具有生命力的地球是在熱能作用下由熱流體非均勻運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生各種關(guān)聯(lián)現(xiàn)象,在開(kāi)放的復(fù)雜地球系統(tǒng)中展現(xiàn)出能量–物質(zhì)動(dòng)態(tài)演變規(guī)律。因此,從地球系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)角度認(rèn)識(shí)洋陸及其盆山構(gòu)造與建造的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和能量轉(zhuǎn)換過(guò)程,解析地震及其相關(guān)自然災(zāi)害的機(jī)理,能夠認(rèn)清地球多尺度動(dòng)態(tài)演變規(guī)律,也是科學(xué)預(yù)測(cè)地震的指導(dǎo)思想和理論保證。實(shí)踐上,我國(guó)在20世紀(jì)70年代中期就成功地預(yù)報(bào)了海城地震和松潘地震。近年來(lái)筆者對(duì)蘆山、魯?shù)椤⒕肮?、康定等地震作了長(zhǎng)期和中期預(yù)測(cè),說(shuō)明地震是有規(guī)律可循的。我們不能只盯著震后都很難確定、更不知道是否連接到溫度大于 300 ℃的震源區(qū)的發(fā)震斷層,也不必?zé)o休止地爭(zhēng)論地震能否預(yù)測(cè)。針對(duì)我國(guó)目前仍然十分嚴(yán)峻的震情,當(dāng)務(wù)之急是聯(lián)合跨部門、多學(xué)科的專家切實(shí)開(kāi)展地震科學(xué)預(yù)測(cè),建立新型專群結(jié)合的群測(cè)群防體系,再創(chuàng)地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的輝煌。今后工作重心應(yīng)當(dāng)前移,在熱異常多災(zāi)區(qū)實(shí)施取熱減災(zāi)減排宏偉工程。

(2) 在創(chuàng)新地學(xué)思想指導(dǎo)下中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)了蘆山、魯?shù)?、景谷、康定等地震?992年以來(lái),筆者提出了下地殼層流驅(qū)動(dòng)盆山耦合的大陸動(dòng)力學(xué)假說(shuō)、軟流圈層流驅(qū)動(dòng)洋陸耦合并制約盆山耦合的地球內(nèi)部系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)假說(shuō)、地核和太陽(yáng)熱能共同驅(qū)動(dòng)地球多級(jí)物質(zhì)循環(huán)的地球系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)假說(shuō)、熱流體撞擊地震成因模式和熱災(zāi)害鏈成因模式,并在此基礎(chǔ)上總結(jié)了地震預(yù)測(cè)的思路、方法和步驟,分析了川滇菱形塊體東北部邊界構(gòu)造帶 2008年以來(lái)發(fā)生的串珠狀地震及其相關(guān)自然災(zāi)害與亞?wèn)|–羊八井–玉樹(shù)–鮮水河–小江下地殼“熱河”異常運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。在熱構(gòu)造孕震環(huán)境下,根據(jù)熱災(zāi)害鏈的時(shí)空結(jié)構(gòu),結(jié)合災(zāi)能(剩余熱能)的源–匯–釋(泄)及其關(guān)聯(lián)的“熱河”地震空區(qū)分析,進(jìn)行地震的長(zhǎng)期和中期預(yù)測(cè)。蘆山、魯?shù)?、景谷、康定等地震的長(zhǎng)期和中期預(yù)測(cè)就是按這一思路進(jìn)行的。

(3) 初步闡述了陸內(nèi)地震熱流物理綜合預(yù)測(cè)的原理、方法和步驟。按照多級(jí)物質(zhì)循環(huán)地球系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)假說(shuō),洋陸之間、盆山之間、流固之間、地氣之間、天地之間都存在物質(zhì)和能量的有序交換。不同溫度的熱作用導(dǎo)致地球固–液–氣相物質(zhì)轉(zhuǎn)換,熔融的低密度巖漿在浮力作用下向上流動(dòng)不僅形成侵入巖,而且導(dǎo)致火山活動(dòng);固態(tài)、半固態(tài)流變物質(zhì)在重力作用下側(cè)向流動(dòng),形成順層韌性剪切帶,大陸下地殼順層韌性剪切帶與上地殼脆性破裂帶之間的韌–脆性轉(zhuǎn)換帶是地震能量積累和轉(zhuǎn)換區(qū),也是震源層。因此,不同級(jí)別的熱災(zāi)害鏈會(huì)出現(xiàn)熱流體異常及其各種關(guān)聯(lián)異常有序的時(shí)空結(jié)構(gòu),根據(jù)熱災(zāi)害鏈時(shí)空結(jié)構(gòu)及其能量聚散規(guī)律,可開(kāi)展長(zhǎng)中期地震預(yù)測(cè);根據(jù)熱流體前兆異常及其關(guān)聯(lián)前兆異常時(shí)空強(qiáng)結(jié)構(gòu),可進(jìn)行短臨地震預(yù)測(cè)。如果在中期預(yù)測(cè)圈定的短臨地震預(yù)測(cè)區(qū)開(kāi)展高精度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)獲得精細(xì)連續(xù)的地震波速結(jié)構(gòu),并在臨震期實(shí)施地空聯(lián)合流動(dòng)加密監(jiān)測(cè)并進(jìn)行災(zāi)情速報(bào),將大幅提高地震預(yù)測(cè)水平,取得巨大的減災(zāi)實(shí)效。

(4) 根據(jù)熱災(zāi)害鏈的時(shí)空結(jié)構(gòu),進(jìn)一步分析我國(guó)西南和華北的地震形勢(shì)。筆者初步認(rèn)為,西南地區(qū)正在發(fā)震的熱流通道中 30多年積累的災(zāi)能大部分已經(jīng)釋放,從汶川地震到康定地震,震級(jí)有減小的趨勢(shì),未來(lái) 3年內(nèi)向南漂動(dòng)的川滇菱形塊體東北部邊緣帶“熱河”流域還可能發(fā)生2～3次里氏6.5±0.5級(jí)地震。此外,還要重視川滇菱形塊體東南側(cè)錯(cuò)那–桑日–墨竹工卡–嘉黎–波密–察隅–保山–耿馬“熱河”的異動(dòng),未來(lái)的強(qiáng)震群發(fā)帶將轉(zhuǎn)移到東構(gòu)造結(jié)及其川滇菱形塊體西南部邊緣帶“熱河”流域。近期需要引起極度重視的是華北的震情,特別是東北的震情危急,熱災(zāi)害鏈時(shí)空結(jié)構(gòu)明顯(李德威等,2013b),近期氣象異常波動(dòng),已經(jīng)演變到短期地震預(yù)測(cè)階段。因此,在中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)區(qū)(李德威等,2013b)建立新型專群結(jié)合、群測(cè)群防地震預(yù)測(cè)體系,開(kāi)展以熱流體前兆異常為主線的立體監(jiān)測(cè)和短臨綜合物理預(yù)測(cè),已經(jīng)刻不容緩！

(5) 取熱減災(zāi)減排,是防災(zāi)減災(zāi)的根本途徑。地震不是彈性體內(nèi)的位錯(cuò),而是分層分塊分時(shí)非均勻流變系統(tǒng)中的熱流體撞擊。正如人體血液流動(dòng)一樣,地球熱流體也發(fā)生非均勻流動(dòng),大陸下地殼“熱河”是具有剩余熱能的高溫系統(tǒng),熱以傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射的方式向低能的中上地殼和大氣層傳播,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間積累的增量熱能以災(zāi)害鏈的方式釋放。因此,熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)變能、機(jī)械能的自然過(guò)程是成災(zāi)事件,熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能及其電能的人為過(guò)程則是造福工程。我們應(yīng)當(dāng)充分地認(rèn)識(shí)到主動(dòng)取出剩余熱能變寶、被動(dòng)釋放剩余熱能成災(zāi)的重要性,從“熱河”中系統(tǒng)開(kāi)發(fā)地?zé)崮?特別是從震源層之上的干熱巖中抽取產(chǎn)生地震的剩余熱能,在“熱河”關(guān)鍵部位建設(shè)大型梯級(jí)地?zé)岚l(fā)電站,必定能夠從根本上減災(zāi)減排,快速走上可持續(xù)發(fā)展之路,推動(dòng)人類與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展。

致謝:感謝審稿人鄧志輝研究員對(duì)非共識(shí)的寬容和對(duì)文稿的修改意見(jiàn)。本文是在與眾多地震專家的交流和指導(dǎo)的基礎(chǔ)上完成的。以此深切悼念為地震事業(yè)貢獻(xiàn)了畢業(yè)精力的李均之先生和趙玉林先生！

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