陳學(xué)忠

（中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081）

對(duì)地震預(yù)測(cè)有關(guān)問(wèn)題的看法*

陳學(xué)忠

（中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081）

文中對(duì)地震預(yù)測(cè)的一些問(wèn)題提出了看法，認(rèn)為影響地震預(yù)測(cè)的諸多因素中，最為關(guān)鍵的問(wèn)題在于地震成因。利用新的觀測(cè)技術(shù)，發(fā)展新的地震成因理論，或?qū)⒊蔀榈卣痤A(yù)測(cè)研究取得突破性進(jìn)展的必經(jīng)之路。

地震預(yù)測(cè)；地震成因

地震預(yù)測(cè)一直是大家關(guān)注的地震領(lǐng)域的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。2008年5月12日四川汶川8.0級(jí)地震后，地震預(yù)測(cè)再一次吸引了媒體和公眾的眼球。關(guān)于地震能不能預(yù)測(cè)的問(wèn)題，在業(yè)界也爭(zhēng)論不休。筆者也身不由己地思索著地震預(yù)測(cè)的某些問(wèn)題。

1 地震的可預(yù)測(cè)性

地震能不能預(yù)測(cè)，各人自有看法，自有道理，目前在地震界仍然沒(méi)有取得一致的認(rèn)識(shí)。在醫(yī)學(xué)界，對(duì)一種疾病，在沒(méi)有搞清楚病因的情況下就斷定說(shuō)這種病能治或不能治，都是輕率的。盡管大家都知道板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)和彈性回跳理論，而且深信不疑，但實(shí)際上地震成因問(wèn)題并沒(méi)有解決。

“汶川地震發(fā)生之后，地質(zhì)學(xué)家給出了這次地震孕育與發(fā)生原因的解釋，認(rèn)為由于印巴板塊對(duì)我國(guó)大陸由南向北推擠，引起青藏高原相對(duì)華南地塊在南半部向東北，在北半部向南東位移，導(dǎo)致龍門(mén)山斷裂帶上應(yīng)力積累的結(jié)果。這種宏觀的解釋遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能回答為什么在2008年5月12日在汶川發(fā)生8.0級(jí)地震，更不能明確回答下一個(gè)地震將發(fā)生在何處、震級(jí)有多大、何時(shí)發(fā)生等地震預(yù)測(cè)的基本要素”［1］。因此這種解釋遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足地震預(yù)測(cè)的需求。

在地震成因問(wèn)題沒(méi)有解決的情況下，不可能知道地震究竟是可以預(yù)測(cè)的還是不可以預(yù)測(cè)的。這里的預(yù)測(cè)是指物理預(yù)測(cè)，并非我們現(xiàn)在進(jìn)行的經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)。物理預(yù)測(cè)是指在地震成因清楚的情況下，根據(jù)某個(gè)或某些物理量的變化與地震發(fā)生之間的關(guān)系，對(duì)地震發(fā)生進(jìn)行的預(yù)測(cè)。而經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)是在地震成因尚不清楚的情況下，根據(jù)某些與地震關(guān)系不清楚的物理量的不同于正常動(dòng)態(tài)變化的形態(tài)，與地震發(fā)生之間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)分析，或根據(jù)地震自身的活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析而進(jìn)行的預(yù)測(cè)。但凡與統(tǒng)計(jì)有關(guān)的結(jié)果，都受到統(tǒng)計(jì)樣本的影響，都存在統(tǒng)計(jì)上的偏差。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)，有時(shí)也能成功地預(yù)測(cè)一些地震，但是成功的少，失敗的多。所以就有人用曾經(jīng)成功預(yù)測(cè)過(guò)地震的例證來(lái)說(shuō)明地震是可以預(yù)測(cè)的，也有人用地震預(yù)測(cè)失敗的例證來(lái)辯駁說(shuō)地震是不可能預(yù)測(cè)的。實(shí)際上他們所指的是統(tǒng)計(jì)上的經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)，而非前文所指的物理預(yù)測(cè)。還有人利用某種物理模型，將地震與其類(lèi)比，來(lái)說(shuō)明地震是不可預(yù)測(cè)的。具有代表性的恐怕就是將地震孕育系統(tǒng)比作混沌系統(tǒng)、比作“沙堆”了。但是地震系統(tǒng)是混沌系統(tǒng)嗎？是沙堆嗎？這樣類(lèi)比的前提就可能有問(wèn)題，所得結(jié)論的正確性就很難說(shuō)了。

一種比較能被接受的觀點(diǎn)是：地震是可預(yù)測(cè)的，但是很困難?！袄щy主要在以下幾個(gè)方面：地球內(nèi)部的‘不可入性’、大地震的‘非頻發(fā)性’、地震物理過(guò)程的‘復(fù)雜性’”［2］。由于地球內(nèi)部的“不可入性”，“我們對(duì)地震的孕育與發(fā)生環(huán)境、條件與過(guò)程了解很少，目前的地震前兆觀測(cè)絕大多數(shù)是在地殼表面與地殼表層（幾百米）范圍內(nèi)進(jìn)行的”［1］；由于地震物理過(guò)程的“復(fù)雜性”，我們沒(méi)有確切地了解到地震孕育與發(fā)生過(guò)程中發(fā)生了什么樣的物理化學(xué)變化并將發(fā)出什么樣的前兆異常信息［1］；由于大地震的“非頻發(fā)性”，“使我們經(jīng)歷的地震太少，對(duì)地震活動(dòng)規(guī)律認(rèn)識(shí)不足”［1］。這些困難也反映了我們還沒(méi)有把地震成因弄清楚的事實(shí)；這些困難使得我們還有許多不清楚的問(wèn)題。既然是這樣，怎么就能斷定說(shuō)地震是可預(yù)測(cè)的呢？

筆者認(rèn)為，目前在地震成因還不清楚的情況下，對(duì)地震是否能預(yù)測(cè)不要過(guò)早下結(jié)論，應(yīng)當(dāng)把主要精力用在地震成因的研究上。地震是人類(lèi)面臨的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一，研究地震，進(jìn)而預(yù)測(cè)地震的發(fā)生是人類(lèi)與大自然斗爭(zhēng)的一個(gè)方面，是造福于人類(lèi)的偉大工程，值得我們?yōu)橹?，為之而奮斗，為之而奉獻(xiàn)。盡管我們還不知道地震能否預(yù)測(cè)，但弄清楚這個(gè)問(wèn)題，本身就是對(duì)人類(lèi)的一大貢獻(xiàn)。

2 地震前兆

嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，地震前兆必須滿足兩個(gè)條件：一個(gè)是近源性；另一個(gè)是唯一性。前者是指前兆出現(xiàn)在震源區(qū)或其臨近區(qū)域內(nèi)，后者是指前兆出現(xiàn)與地震發(fā)生之間的關(guān)系是唯一的、一一對(duì)應(yīng)的。這樣的前兆目前尚未發(fā)現(xiàn)。我們目前所觀測(cè)到的異常是某個(gè)觀測(cè)量的不同于其正常動(dòng)態(tài)變化的某種異常變化形態(tài)。觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)震前這種異常變化往往不出現(xiàn)在震源區(qū)，而出現(xiàn)在遠(yuǎn)離震源區(qū)的外圍地區(qū)，強(qiáng)震發(fā)生之后往往也會(huì)出現(xiàn)這樣的異常。我們一般把出現(xiàn)在震前的異常稱為地震的“場(chǎng)兆”，而把地震之后出現(xiàn)的異常稱為“震后效應(yīng)”?！皥?chǎng)兆”和“震后效應(yīng)”這樣的名稱背后并沒(méi)有什么特別的物理依據(jù)，只是它們?cè)跁r(shí)間上出現(xiàn)的遲早不同而已。如果是出現(xiàn)在震前，就具有“場(chǎng)兆”的身份，若出現(xiàn)在震后，就被當(dāng)成“震后效應(yīng)”。目前尚難區(qū)分前一次地震的“震后效應(yīng)”與后一次地震的“場(chǎng)兆”，其原因在于“場(chǎng)兆”與“震后效應(yīng)”沒(méi)有本質(zhì)的差別，往往是“場(chǎng)兆”與“震后效應(yīng)”相互混雜在一起，使得異常與地震之間的關(guān)系復(fù)雜化。我們將異常進(jìn)行這樣的分類(lèi)，完全是出于預(yù)測(cè)地震的目的，只是從時(shí)間順序上去考慮地震與異常之間的關(guān)系，并未從機(jī)理上去考慮異常出現(xiàn)與地震之間的關(guān)系。如果換個(gè)角度來(lái)考慮異常與地震的關(guān)系，把異常與地震看作是同一個(gè)原因（某種地球動(dòng)力過(guò)程）引起的不同的結(jié)果，可能更容易理解異常與地震之間復(fù)雜的關(guān)系。用同一過(guò)程所引起的一個(gè)結(jié)果去預(yù)測(cè)另外一個(gè)結(jié)果的出現(xiàn)，碰巧了也會(huì)成功。

綜上所述，目前我們進(jìn)行地震預(yù)測(cè)時(shí)所用的異常與地震之間可能沒(méi)有因果關(guān)系，或許是同一種地球動(dòng)力過(guò)程所引起的不同的結(jié)果。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這樣的異常對(duì)地震是沒(méi)有預(yù)測(cè)能力的。但是，如果某類(lèi)異常與地震之間的關(guān)系經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，這樣的異常對(duì)地震具有統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)意義。否則，只能在碰巧的情況下，才可能成功預(yù)測(cè)地震。因此，沿襲目前這種地震預(yù)測(cè)研究和實(shí)踐的思路，對(duì)地震預(yù)測(cè)發(fā)展的貢獻(xiàn)是很有限的。

3 一種可能的地震成因

發(fā)展新的地震成因才是突破地震預(yù)測(cè)的關(guān)鍵。在這個(gè)過(guò)程中，要勇于“揚(yáng)棄”［3］，“揚(yáng)棄”在科學(xué)發(fā)展進(jìn)程中起著重要的作用。“揚(yáng)”指發(fā)揚(yáng)那些正確的、對(duì)地震預(yù)測(cè)有用的理論或思想；“棄”是指舍棄那些沒(méi)用的、甚至是錯(cuò)誤的東西。對(duì)地震預(yù)測(cè)來(lái)說(shuō)，“棄”可能比“揚(yáng)”更重要。棄什么、揚(yáng)什么同樣是很重要的。棄了不該棄的或揚(yáng)了不該揚(yáng)的，都可能使地震預(yù)測(cè)研究走彎路，甚至?xí)璧K地震預(yù)測(cè)研究的發(fā)展。

我們對(duì)地震成因的認(rèn)識(shí)主要是建立在彈性回跳理論和板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)之上。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，地震或者是地殼巖石在構(gòu)造應(yīng)力的作用下產(chǎn)生破壞或者是已有斷層錯(cuò)動(dòng)所致。在地震發(fā)生之前，震源區(qū)應(yīng)有應(yīng)力和應(yīng)變的顯著增加，有應(yīng)變能積累過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中可能出現(xiàn)某些異常變化，這些異常變化就作為用以預(yù)測(cè)地震的“前兆”，成為我們捕捉的目標(biāo)。盡管“斷層錯(cuò)動(dòng)或巖石破裂”這種地震成因的認(rèn)識(shí)有許多實(shí)驗(yàn)和理論研究結(jié)果作為基礎(chǔ)，但是地震是否就是或唯一地是像我們所認(rèn)為的那樣是斷層的錯(cuò)動(dòng)或巖石的破裂所致呢？數(shù)十年來(lái)，我們深信不疑地，一直在執(zhí)著地沿著這個(gè)線索展開(kāi)對(duì)地震預(yù)測(cè)的研究，可收效甚微；我們沿著這個(gè)線索，發(fā)展了各種地震孕育和地震前兆模式，如硬化模式、擴(kuò)容模式、包體模式、裂紋串通模式、組合模式、紅腫模式等，企圖解釋或預(yù)期一些地震前兆現(xiàn)象，但至今未能找到可靠的前兆，是什么問(wèn)題呢？是科學(xué)技術(shù)水平低嗎？現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)水平與一百年前彈性回跳理論問(wèn)世時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平和板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)問(wèn)世時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平相比，都已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆的變化。盡管我們?nèi)氲責(zé)o門(mén)，但人類(lèi)現(xiàn)在已經(jīng)可以遨游太空，到月球上去，到火星上去。今天的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)發(fā)達(dá)，已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)相當(dāng)高的水平，但地震預(yù)測(cè)研究所取得的進(jìn)展卻不甚明顯，發(fā)展卻十分緩慢，甚至是停滯不前?！叭氲?zé)o門(mén)”可能是影響地震預(yù)測(cè)研究的障礙之一，但問(wèn)題是解決地震預(yù)測(cè)是否一定要“入地”呢？在地表、在空間所進(jìn)行的觀測(cè)就一定不能解決地震預(yù)測(cè)問(wèn)題嗎？筆者認(rèn)為，百年來(lái)地震預(yù)測(cè)之所以未能取得突破性進(jìn)展，根本原因不在于科學(xué)技術(shù)，而是在于我們對(duì)地震成因的認(rèn)識(shí)問(wèn)題上，我們認(rèn)為的地震發(fā)生的原因或機(jī)理可能與地震發(fā)生的真實(shí)情況相差很大，甚至存在根本性的差別。巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，一塊巖石標(biāo)本，當(dāng)給其施加的力達(dá)到一定程度時(shí)就可能破壞，我們正是把這個(gè)破壞當(dāng)成了地震的發(fā)生。對(duì)于靜止的巖石標(biāo)本，其破壞的發(fā)生只有在力的作用之下才有可能。如果巖石標(biāo)本是運(yùn)動(dòng)的，具有相當(dāng)?shù)乃俣龋闆r就不同了。當(dāng)一塊運(yùn)動(dòng)的巖石標(biāo)本與另一塊巖石標(biāo)本相撞時(shí)，在兩塊巖石接觸地帶也可以發(fā)生破壞，這樣的破壞同樣可以被當(dāng)成地震的發(fā)生。地震發(fā)生在地殼內(nèi)，由于地球自轉(zhuǎn)，地殼巖石不是靜止的，而是運(yùn)動(dòng)的，所以從運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)來(lái)考慮地震成因可能更接近真實(shí)情況［4］。

4 結(jié)束語(yǔ)

地震預(yù)測(cè)未能取得突破性進(jìn)展的根本原因可能在于我們對(duì)地震成因的認(rèn)識(shí)與地震發(fā)生的真實(shí)情況之間尚存在根本性的差別。有跡象表明，地震的發(fā)生可能是由于地球自轉(zhuǎn)速率變化導(dǎo)致不同質(zhì)量的巖石圈塊體之間的相互作用所致。如果是這樣，發(fā)展新的觀測(cè)技術(shù)，在弄清楚各塊體邊界的情況下，研究塊體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與地球自轉(zhuǎn)速率變化之間的關(guān)系，研究塊體之間發(fā)生“預(yù)接觸”時(shí)引起地震活動(dòng)異常和一些地球物理異?，F(xiàn)象，可能才是地震預(yù)測(cè)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展的突破口。

板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)是在大陸漂移學(xué)說(shuō)、海底擴(kuò)張學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在大陸漂移學(xué)說(shuō)里我們可以找到地球自轉(zhuǎn)的蹤跡，海底擴(kuò)張學(xué)說(shuō)卻不能解釋地球表面最長(zhǎng)的山脈————大洋中脊為什么是沿經(jīng)向的。

大陸漂移學(xué)說(shuō)認(rèn)為：大陸漂移有兩個(gè)明顯的方向性：一個(gè)是從兩極向赤道的離極運(yùn)動(dòng)，是由地球自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力引起的。東西向的阿爾卑斯山脈、喜馬拉雅山脈等，就是大陸殼受到從兩極向赤道的擠壓的結(jié)果。另一個(gè)是從東向西的運(yùn)動(dòng)，是日月對(duì)地球的引力所產(chǎn)生的潮汐（摩擦力）作用引起的。美洲西岸的經(jīng)向山脈如科迪勒拉山脈和安第斯山脈，就是美洲大陸向西漂移受到硅鎂層阻擋，被擠壓褶皺形成的；亞洲大陸東緣的島弧群、小島，是陸地向西漂移時(shí)留下來(lái)的殘塊。實(shí)際上，第一個(gè)方向是由地球自轉(zhuǎn)引起，第二個(gè)方向是由地球自轉(zhuǎn)速率變化引起，只是在那個(gè)時(shí)候沒(méi)有注意到而已。

大洋中脊，或稱洋脊，指海底縱橫綿延的山脈，總長(zhǎng)度可達(dá)65000 km，是地球上最長(zhǎng)的山脈。其中最典型的為大西洋中脊，它與兩側(cè)大陸平行延伸，從北到南沿經(jīng)向，略呈S形；有些海底山脈并不在大洋的中間，一般稱為海嶺，如東印度海嶺，沿東經(jīng)90°；又如太平洋東部的海嶺，沒(méi)有明顯的中央裂谷，也不甚崎嶇，稱為太平洋中隆，也沿經(jīng)向。這些沿經(jīng)向的海底山脈，正如美洲西岸的經(jīng)向山脈一樣，其形成實(shí)際上是與地球自轉(zhuǎn)速率變化有關(guān)的。

（作者電子信箱，陳學(xué)忠：cxz8675＠163.com）

［1］車(chē)用太，劉成龍.汶川地震后關(guān)于地震預(yù)測(cè)問(wèn)題的再思考.國(guó)際地震動(dòng)態(tài)，2008（10）：1-6

［2］陳運(yùn)泰.地震預(yù)測(cè)要知難而進(jìn).求是，2008（15）：58-60

［3］陳章立，李志雄.嚴(yán)重的挫折重要的啟示——汶川8.0級(jí)地震引發(fā)的對(duì)地震預(yù)測(cè)研究的某些科學(xué)思考.地震，2008，29（1）：182-191

［4］陳學(xué)忠，趙曉燕，李艷娥，等.從2008年5月12日四川汶川地震看地震的成因.防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，11（2）：7-12

Some Viewpoints About Earthquake Prediction

Chen Xuezhong
（Institute of Geophysics，CEA，Beijing 100081，China）

Some viewpoints about earthquake prediction are presented in this paper.Among the various factors of influence over earthquake prediction the most key problem could lie in the causes of earthquakes.The new observation techniques could be developed for investigating the new causes of earthquakes.Maybe this is the only way leading to breakthroughs in the earthquake prediction research.

earthquake prediction；the causes of earthquakes

P315.1；

A；

10.3969／j.issn.0235-4975.2010.02.004

2009-06-06；

2009-12-04。