Christopher H Scholz

Department of Earth and Environmental Sciences,Lamont-Doherty Earth Observatory,Columbia University,61Route9W,Palisades,NY10964,USA

地震預(yù)報(bào)之謎＊

Christopher H Scholz

Department of Earth and Environmental Sciences,Lamont-Doherty Earth Observatory,Columbia University,61Route9W,Palisades,NY10964,USA

2010年,普林斯頓大學(xué)出版社(Princeton University Press)出版了Susan Hough撰寫的Predicting the Unpredictable——The Tumultuous Science of Earthquake Prediction一書,現(xiàn)將Christopher H Scholz對(duì)該書的評(píng)介翻譯介紹給讀者。

科學(xué)家和公眾對(duì)于1906年災(zāi)難性的舊金山大地震反應(yīng)不一。對(duì)于科學(xué)家來(lái)說(shuō),這次地震第一次證實(shí)了地震是已知斷層發(fā)生滑動(dòng)的結(jié)果,而構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起了斷層上應(yīng)變長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)穩(wěn)定積累。1909年,Grove Karl Gilbert提出通過(guò)測(cè)量變形可以預(yù)測(cè)下次地震的時(shí)間,這一思想成為后來(lái)地震長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。他寫到:“現(xiàn)在……不了解地震學(xué)的普通民眾,也就是地震學(xué)家的服務(wù)對(duì)象,很想知道科學(xué)的臨震預(yù)報(bào)的時(shí)機(jī)是否已經(jīng)來(lái)到”。

但是,當(dāng)?shù)氐纳探珙I(lǐng)袖卻持有不同看法。他們忽略了地震才是引起舊金山大火并使該市無(wú)法滅火的罪魁禍?zhǔn)走@一事實(shí),反而認(rèn)為舊金山是被大火(遠(yuǎn)沒(méi)有地震威脅大)毀壞的,而非地震。為了慶祝城市重建成功,他們于1915年舉辦了巴拿馬-太平洋國(guó)際博覽會(huì)。博覽會(huì)的場(chǎng)址就設(shè)在含有地震碎石的堆填區(qū)上,后來(lái)這里被稱為馬里納區(qū)(Marina District)。1989年洛馬普烈塔(Loma Prieta)地震中該堆填區(qū)液化造成大面積破壞,這似乎是對(duì)過(guò)分自信的懲罰。

Susan Hough最近出版了一本書Predicting the Unpredictable——The Tumultuous Science of Earthquake Prediction(參考譯名:《預(yù)測(cè)不可預(yù)測(cè)的——爭(zhēng)論不休的地震預(yù)報(bào)科學(xué)》——譯者),正如其副標(biāo)題所示,地震預(yù)報(bào)這個(gè)話題一直在科學(xué)界和普通大眾之間爭(zhēng)論不休。她在著作中提到斯坦福大學(xué)教授、地質(zhì)學(xué)家BaileyWillis在20世紀(jì)20年代組織了一場(chǎng)旨在喚起人們重視加州地震危險(xiǎn)性的運(yùn)動(dòng),與此同時(shí),另外一批人出于商業(yè)考慮組織了一場(chǎng)對(duì)抗運(yùn)動(dòng),結(jié)果使得Willis名聲受損。

Hough是美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)地震學(xué)家,她在書中介紹了地震預(yù)測(cè)科學(xué)的發(fā)展歷史,主要是關(guān)于美國(guó)的地震預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn),尤其是作為美國(guó)地震科學(xué)主要機(jī)構(gòu)的美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在這方面的工作情況。為了滿足普通民眾的需求,她在書中介紹了地震學(xué)方面的一些概念,同時(shí)又保證了科學(xué)思路清晰。20世紀(jì)70年代,美國(guó)的地震研究將地震預(yù)測(cè)作為明確的目標(biāo),Susan Hough在著作中對(duì)地震預(yù)報(bào)科學(xué)的發(fā)展歷史的介紹主要從這一時(shí)間段開(kāi)始?？紤]到地震預(yù)報(bào)這一話題容易引起爭(zhēng)論,Hough用平靜客觀的口吻講述了這一時(shí)期出現(xiàn)的所有給人留下深刻印象的意想不到的困難和令人尷尬的失誤,這一點(diǎn)是很了不起的。

Gilbert提出的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)方案現(xiàn)在已經(jīng)成為已知存在活斷層地區(qū)地震危險(xiǎn)性評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)。該方案是Eric Calais及其同事對(duì)最近發(fā)生的海地地震發(fā)出遲到預(yù)警的基礎(chǔ),也是Hough書中簡(jiǎn)要描述的對(duì)洛馬普烈塔地震所作出的一些預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。然而,Hough在其著作中主要討論的一個(gè)話題是普通民眾通常是如何理解地震預(yù)報(bào)的:在未來(lái)幾周或幾個(gè)月的時(shí)間框架內(nèi)預(yù)測(cè)出即將發(fā)生地震的時(shí)間、地點(diǎn)和震級(jí)。

我們不知道這種短期地震預(yù)報(bào)能否實(shí)現(xiàn),因?yàn)檫@需要一些地震前兆現(xiàn)象,而且這些前兆現(xiàn)象必須是普遍存在的而且可用作判斷依據(jù)。一種方法是尋找可能指示即將發(fā)生地震的后期應(yīng)力狀態(tài)的跡象。Hough對(duì)這種嘗試做了總結(jié),該方法有時(shí)基于理論,有時(shí)基于經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)在基本上被放棄了。另一種方法是尋找能夠預(yù)示地震即將發(fā)生的前兆。例如,當(dāng)前的地震穩(wěn)定性理論通過(guò)預(yù)測(cè)成核階段來(lái)預(yù)報(bào)地震,在成核階段,發(fā)生穩(wěn)定滑動(dòng)的斷裂段就是未來(lái)地震開(kāi)始的地方。但是,這一理論現(xiàn)在只是框架性的,還不夠完善,所以作用不大。

圖1 1989年洛馬普烈塔地震給舊金山馬里納區(qū)造成的破壞,而此時(shí),大量的儀器卻正在帕克菲爾德地區(qū)監(jiān)測(cè)地震

地震短期預(yù)報(bào)研究是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題,因?yàn)橐胪ㄟ^(guò)野外實(shí)驗(yàn)來(lái)確定地震前兆就必須先做出預(yù)測(cè)。曾經(jīng)有過(guò)兩次這種實(shí)驗(yàn)嘗試,一次嘗試是在日本確定了Tokai地震空區(qū)(Tokai gap),這一地區(qū)就是靜岡(Shizuoka)附近的一段板塊邊界,此處似乎很久沒(méi)有發(fā)生大地震了。另一次是美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局根據(jù)類似的推理,預(yù)測(cè)在加利福尼亞州中部帕克菲爾德(Parkfield)附近圣安德烈斯斷層一個(gè)很短的區(qū)段上將在1988年發(fā)生地震。為了監(jiān)測(cè)地震前兆,在這兩個(gè)地區(qū)都布設(shè)了大量的觀測(cè)儀器。與此同時(shí),美國(guó)加利福尼亞州和日本其他研究程度較低的斷層,雖然不被關(guān)注,卻發(fā)生了破壞性地震。1995年日本神戶(Kobe)發(fā)生了一次大地震,該地震發(fā)生在一個(gè)已知斷層上,但由于其滑動(dòng)速率較低,因此沒(méi)有在該斷層上布設(shè)觀測(cè)儀器,這對(duì)于日本地震預(yù)報(bào)計(jì)劃無(wú)疑是一次尷尬事件。Tokai地震空區(qū)至今尚未發(fā)震。加利福尼亞州帕克菲爾德地震早已超出了預(yù)測(cè)時(shí)間窗,終于在2004年爆發(fā),但是其破裂開(kāi)始于斷層南端,而非之前預(yù)測(cè)的布滿觀測(cè)儀器的北端。這似乎是對(duì)過(guò)分自信的另一種回報(bào)。

正如Predicting the Unpredictable這本書中提醒我們的,100年之后,對(duì)于Gilbert提到的地震預(yù)報(bào)問(wèn)題,我們給出的回答是:現(xiàn)在還不能。

原題:The prediction puzzle

(山東省嘉祥一中 黃 慧 譯;左玉玲 校)

(譯者電子信箱,黃慧:hh55855151@163.com)

P315;

E;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.07.015

2010-03-23。

10.1126/science.1187372