蔡作馨

(福建省地震局寧德地震臺，寧德 352101)

防震減災(zāi)：基于下一次強震地點預(yù)測并施以區(qū)域建筑抗震設(shè)防的對策思路

蔡作馨

(福建省地震局寧德地震臺，寧德 352101)

分析認為，“針對下一次強震將要發(fā)生的地點實施區(qū)域建筑抗震設(shè)防”應(yīng)為現(xiàn)階段中國防震減災(zāi)尋求突破在基本對策上的一種合理選擇。這一思路的關(guān)鍵是需要準確地知道下一次強震將要發(fā)生在哪里，而不必知道將發(fā)生在何時(文中姑且將回答這一問題的地震預(yù)測稱為“第三類地震預(yù)測”)。按照“排除法”的思路，分析得到了“強應(yīng)力、強介質(zhì)、大規(guī)模、且呈嚴重閉鎖狀態(tài)的斷層，其中地應(yīng)力呈持續(xù)強勢集中的部位，將是下一次強震最可能發(fā)生的地點”的邏輯推斷。尋找符合上述特征的地點，可通過“斷層研究、地應(yīng)力測量和跨斷層形變測量”3個方面技術(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)階段中國防震減災(zāi)尋求突破提出了一種可以付諸試驗的解決思路，以供討論與參考。

防震減災(zāi)基本對策 下一次強震地點 針對性設(shè)防 第三類地震預(yù)測

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

1 關(guān)于防震減災(zāi)尋求突破的基本對策選擇

毫無疑問，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重地震災(zāi)害重演，有賴于某種容易見效的防震減災(zāi)基本對策的實施，或者是已在探索中的防震減災(zāi)基本對策能夠在短期內(nèi)取得實質(zhì)性的突破。從已有的認識出發(fā)，由于強震成災(zāi)的基本因素和防震減災(zāi)的基本手段都相對比較明確，大體上只能從現(xiàn)有已被廣泛討論的有關(guān)防震減災(zāi)的基本對策思路中尋找實現(xiàn)突破的新的可能與途徑。

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

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指導(dǎo)防震減災(zāi)的實踐，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一段時間內(nèi)都做不到的地震預(yù)報上。”無疑，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)劃或地震動參數(shù)區(qū)劃的標準對此類工程建筑進行抗震能力改造，在中國由于涉及區(qū)域范圍甚大，仍然受到現(xiàn)階段財力、物力以及時間等因素的制約。

于是，筆者特提出“針對性設(shè)防”的思路，即根據(jù)下一次強震發(fā)生地點的中長期預(yù)測，對局部的相關(guān)區(qū)域進行建筑抗震設(shè)防(加固)。這是把有限的財力用在刀口上的思路。在“刀口”找得準的情況下，只需要在現(xiàn)在的國力下并不是太難解決的有限財力的支撐，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題是下一次強震發(fā)生地點的中長期準確預(yù)測問題。當然，這同樣需要確定性物理預(yù)測，而不是現(xiàn)有的低準確率的“經(jīng)驗預(yù)測”或“概率預(yù)測”。有必要指出，雖然這里也涉及到地震預(yù)測問題，但很顯然，這種預(yù)測只需回答下一次強震將要發(fā)生在哪里，而不必告知將發(fā)生在何時，這是與通常所說的包含地震三要素的地震預(yù)測以及地震烈度區(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”(同時把通常所稱的包含地震三要素的長、中、短、臨地震預(yù)測和地震烈度區(qū)劃分別稱為“第一類地震預(yù)測”和“第二類地震預(yù)測”)。如果所述“第三類地震預(yù)測”問題在現(xiàn)階段得以解決的可能性存在，那么，把“針對性設(shè)防”這一基本對策作為現(xiàn)階段中國防震減災(zāi)的突破口，則是一種合理的選擇。

2 下一次強震地點預(yù)測方法的構(gòu)建思路

接下來，在“針對性設(shè)防”這一基本對策思路下，關(guān)鍵問題在于如何解決下一次強震發(fā)生地點的中長期準確預(yù)測。從物理基礎(chǔ)出發(fā)尋找(預(yù)測)下一次強震將要發(fā)生的地點，或許會有多種途徑，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?，地應(yīng)力不強的斷層和斷層中地應(yīng)力不強的部位也可以排除。

(3)“阻礙斷層運動的強障礙在足夠強的地應(yīng)力作用下的瞬間被克服，是強震;弱障礙在并不太強的地應(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，更不會發(fā)生強震。”——那么，弱介質(zhì)、小規(guī)模和易滑動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)生強震的地點之后，可以得出結(jié)論：強應(yīng)力、強介質(zhì)、大規(guī)模、且呈嚴重閉鎖狀態(tài)的斷層，其中地應(yīng)力呈持續(xù)強勢集中的部位，將是下一次強震最可能發(fā)生的地點。當然，這只是一種粗略的描述。

為了尋找符合上述特征的地點，大體上涉及斷層研究、地應(yīng)力測量和跨斷層形變測量這3個方面技術(shù)手段的綜合應(yīng)用。再接下來需要考慮的問題，便是這些手段的實際應(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)力測量和跨斷層形變測量3個方面的技術(shù)手段，都不是尚未開發(fā)的新概念，在國內(nèi)外、地震系統(tǒng)內(nèi)外，早就有許多相關(guān)的專業(yè)研究機構(gòu)。這意味著，本文提出的對策思路，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題的。即使其中某項技術(shù)可能還存在或者在試驗過程中新發(fā)現(xiàn)這樣那樣的缺陷，也會有專業(yè)研究機構(gòu)可以為此進行科技攻關(guān)以求解決。為了對本思路作深入探討，下面不妨對有關(guān)技術(shù)在實際應(yīng)用方面的可行性再試作進一步的分析。

首先，有必要注意到，由于破壞性強震通常發(fā)生在地下10～20km深處，前面分析得到的關(guān)于下一次強震最可能發(fā)生的地點的諸項特征，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)生了又一個問題，即人們通過在近地表的研究和測量能否達到上述目的?對此，關(guān)于其中的斷層研究和跨斷層形變測量這2個相對成熟的領(lǐng)域似乎并沒有什么疑問，而對于近地表地應(yīng)力測量的意義則尚存懷疑。

另外，據(jù)普遍認識，一次強震在發(fā)生之前，存在一個長期的逐步孕育過程;或者說地震這一力學(xué)過程，包括地應(yīng)力的積累和增強以及在地應(yīng)力作用下的斷層活動狀態(tài)，應(yīng)是一個動態(tài)過程。所以，所述地應(yīng)力測量和跨斷層形變測量，至少對于己經(jīng)被初步圈定的疑似地點而言，一個動態(tài)的跟蹤監(jiān)測過程是必要的。這意味著相關(guān)技術(shù)應(yīng)具有能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)連續(xù)測量的能力。其中，跨斷層形變測量通過GPS的應(yīng)用，實現(xiàn)連續(xù)測量已是不成問題的。

這樣，只剩下一個“地應(yīng)力測量”問題還有待繼續(xù)討論。其實，大概是因為測量技術(shù)的某些缺陷，例如費用昂貴、耗時、測量結(jié)果欠穩(wěn)定以及不能實現(xiàn)動態(tài)連續(xù)測量等(把已有的能實現(xiàn)動態(tài)連續(xù)測量的“鉆孔應(yīng)變”理解為“地應(yīng)力測量”其實是個誤區(qū))，地應(yīng)力測量在地震科學(xué)實踐中的應(yīng)用至今還沒有過系統(tǒng)的研究，甚至還有諸多空白。在此，筆者從2個方面試析如下：

3.1 關(guān)于地應(yīng)力測量技術(shù)

首先，要研究出能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)連續(xù)測量而且經(jīng)濟簡便的新技術(shù)其實是可以辦到的。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)測量方法便是一例(詳見發(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》)。雖然在文獻中介紹的還只是一種相對測量方法，但從中可以看出，通過對觀測系統(tǒng)進行標定，轉(zhuǎn)換成絕對測量是很容易的，只要用于標定的靜態(tài)絕對測量方法是可靠的。其次，關(guān)于靜態(tài)測量結(jié)果的穩(wěn)定性問題，從邏輯上來講，通過增加測點數(shù)目、增大探測深度和測點地質(zhì)條件的優(yōu)選，當可得以改善。近些年這方面的技術(shù)已有長足的進展，例如千米深孔水壓致裂地應(yīng)力測量系統(tǒng)和深井地應(yīng)力探測機器人等先進技術(shù)，已在中國先后研制成功?？傊?，對于地應(yīng)力測量技術(shù)也將同樣能夠達到本文思路下的實用化要求，似可給于樂觀的預(yù)期。當然，相對于震源深度，人們能夠直接進行測量的地應(yīng)力，也都還僅限于近地表的范疇。

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

針對近地表應(yīng)力場的強弱能否反映地下深部應(yīng)力場強弱的問題，筆者在《地震預(yù)報：建議先把“近地表應(yīng)力場動態(tài)圖像監(jiān)測”這件事做好》(地震地質(zhì)，2009，31(2))一文中，通過地震前后震中附近地應(yīng)力的直接測量結(jié)果等實例，已初步說明了伴隨地震過程的構(gòu)造應(yīng)力場的強弱變化在近地表是可以得到反映的。

再從力學(xué)基本原理來說，應(yīng)力的傳遞是通過介質(zhì)的形變(應(yīng)變)來體現(xiàn)的。只要地殼上下巖體是相對完整的連續(xù)體(例如較完整的基巖)，在構(gòu)造應(yīng)力場的作用下，震源深度處巖體的應(yīng)變就沒有理由在適當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量有類似之處，后者選擇合適的基巖作為測量基點，并且由此能夠達到測量的目的，便是同樣的道理。

可見，通過適當深度的近地表地應(yīng)力測量獲取地下深部地應(yīng)力的強弱變化信息，并非一件不可能實現(xiàn)的事情，而只是一件怎樣才能實現(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)力測量”有關(guān)的疑問也不至于成為本文的思路付諸試驗的障礙。

4 結(jié)論

根據(jù)以上分析，就現(xiàn)階段中國防震減災(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)勢效能，以及從國情出發(fā)只能把有限的財力用在刀口上的思路，在采取“針對性設(shè)防”，即“針對下一次強震將要發(fā)生的地點，對局部的相關(guān)區(qū)域進行建筑抗震設(shè)防”這一防震減災(zāi)基本對策下，基于“第三類地震預(yù)測”，即根據(jù)“強應(yīng)力、強介質(zhì)、大規(guī)模、且呈嚴重閉鎖狀態(tài)的斷層，其中地應(yīng)力呈持續(xù)強勢集中的部位，將是下一次強震最可能發(fā)生的地點”這一推斷，通過“斷層研究、地應(yīng)力測量和跨斷層形變測量”3個方面技術(shù)手段的綜合應(yīng)用，尋找(預(yù)測)下一次強震將要發(fā)生的地點，并按抗御強震的標準實施建筑抗震設(shè)防(加固)。

如果本文遞推式的分析求證在各個步驟都不曾出錯的話，那么，所述現(xiàn)階段中國防震減災(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，對于開展地震短臨預(yù)測研究來講，基于本文所稱“第三類地震預(yù)測”的思想，在尋找到“下一次強震將要發(fā)生的地點”后，同時將其作為地震短臨預(yù)測研究的試驗場，當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)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，研究員，主要從事地震監(jiān)測兼及與地震預(yù)報探索有關(guān)的地下水文學(xué)的野外實驗研究，電話：0592-8166156，E-mail：zuoxincai 306@yahoo.com。