互动科普

尽管曾经沉睡数百年，龙门山断裂带仍是这里最著名的地质明星。在两亿年后的今天，这条长逾200千米的断裂带仍在以每年1到3毫米的速度，由青藏高原向四川盆地运动。当这种无法遏制的运动遭遇坚硬的四川盆地时，汶川、玉树、芦山在5年内令中国充满哀伤。

不止中国，整个世界都因进入一个新的地震活跃期而忐忑不安。自20世纪至今发生的12次8.5级以上的强震中，竟有5次都发生在2004年以来的不足10年时间中。40年强震缺席带来的安静随之一扫而空，巨大的威力几乎重构了整整一代人对地震的记忆。

强震频发

地震堪称最具破坏力的自然灾害。

2004年，苏门答腊地震不但令20万人失去生命，还减轻了赤道鼓起，使地球更接近标准球形。2010年，智利强震导致地轴偏移，地球自转因而加快。作为20世纪以来第四大地震，2011年的日本大地震又让地轴发生了25厘米偏移，从而使地球自转周期缩短了1.8微秒。

城市的发展、经济的集中和人口的积聚，是地震预测变得紧迫的又一个重要原因，人类的繁荣正面临地震的挑衅。1989年，美国加利福尼亚州发生的7.1级地震仅造成数百人伤亡，但带来的经济损失却高达150亿美元。1995年，日本阪神大地震造成了超过千亿美元的经济损失，多个全球著名企业的供应链应声断裂，而随后的重建工作又让日本社会耗费了千亿美元以上的资金。

人们相信，属于强震的年代远未结束，因为科学无法给出让人乐观的理由。太平洋板块、澳大利亚板块、印度板块，这3个以海洋为主的板块的旋转角速度都在增加，这为大规模地震的爆发积累了足够的能量。已有的研究还表明，全球地震活动显著增强的时间大约滞后于上述3个海洋板块运动速率增加的时间4年。以此衡量，属于强震的时代其实才刚刚开始。

历史也无法让人乐观。事实上，大地震丛集的现象在上世纪也曾出现：自1950年中国西藏察隅8.6级地震开始，至1965年阿留申群岛8.7级地震结束，16年内发生过13次8级以上强震，其中9级以上地震就有3次，它们分别是1960年智利9.6级地震、1964年美国阿拉斯加9.2级地震和1952年堪察加半岛9.0级地震。

幸运的是，地震的分布特征并未发生显著的变化。全球5级以上地震主要分布在3个地震带上：环太平洋地震带、从地中海到喜马拉雅山脉的欧亚地震带和各大洋的洋脊地震带。其中，环太平洋地震带和洋脊地震带是全球板块的海洋边界，欧亚地震带则是非洲板块、阿拉伯板块、印度板块和欧亚板块的大陆边界带以及与这些大陆边界带相联系的板内地壳形变带。

三地震带中，洋脊地震带最为安静。太平洋板块、可可斯板块、纳兹卡板块、菲律宾海板块、澳大利亚板块、印度板块和阿拉伯板块运动前方的边界带，承担了几乎所有7级以上地震。8级以上地震的分布更集中：澳大利亚板块的北边界和东边界、太平洋板块的西北部与欧亚板块东北部的边界、纳兹卡板块与南美板块的边界，“承载”了这一级别的全部地震。

对于处在欧亚板块和太平洋板块包夹中的中国，这无疑是个坏消息，但坏消息还不止于此。

过往地震造成的巨大损失和人类每每表现出的无助，已经让人们对地震预测失去信心。越来越多的人开始呼吁将研究的重点从预测转向预防，“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震标准因此获得广泛认同。人们认为，与其将资源消耗在“看不到出路”的地震预测研究上，不如用更大的投入去研究抗震技术和提升建筑质量。

“两者其实并不矛盾，但抗震标准的选择还是要建立在科学预测的基础上。不是所有建筑物的抗震标准都要向中国台湾和日本看齐，因为大多数地方的地震都不会频繁到那种程度。即便在很多曾发生强震的地方，如果短期内发生地震的可能性很低，过分强调抗震标准也没有必要，我们要将有限的资源用在最有价值的地方，”在接受《环球科学》采访时，中国科学院地质与地球物理研究所研究员秦四清说，“科学预测是与地震相关的一切工作的基础。”

但这谈何容易。地震就像一门威力巨大又深不可测的功夫，它已做到“无坚不破”；人们也知道所有功夫的共同软肋是“唯快不破”，但要跑在地震前面远非易事。破解这门奇怪的“武功”，因而成为科学界过去一个世纪中最棘手的难题之一，这中间当然也包括中国。

预测：经验和困局

中国预测地震的努力，最早可以追溯到47年前的邢台地震。1966年邢台地震发生后，中国进入一个地震活跃期。10年内，渤海、通海、炉霍、永善、海城、龙陵、唐山等地相继发生了一系列强震，中国对地震的大规模观测与研究工作就由此展开。

随后几十年时间中，中国不乏高光瞬间。1975年，中国成功预测了辽宁海城7.3级地震；20年后，中缅边境云南孟连发生的7.3级地震又被中国地震工作者言中。这些艰难岁月中的胜利使中国地震工作者相信，随着地震理论的不断完善和检测预报技术的不断发展，他们距离突破预测地震的世纪难题已经不再遥远。

中国对地质运动的投入也因为这些原因而一直持续强化。“九五”期间，中国地壳运动观测网成为首项投入运行的国家重大科学工程。在地震观测领域，该观测网曾被广泛视为可以与美国GPS观测网、日本GPS观测网鼎足而立的世界第三大地震观测网。

热情一直延续到了新世纪。中国地震局公布的《中国地震科研课题总览》显示，新世纪前5年，国家计委、科技部、中国地震局和地震科学联合基金会下达和资助的地震相关研究课题就有1 214项之多。在一个科研领域的投入如此之大，在中国历史上也堪称罕见。

2007年，中国在多年努力之后终于建成了国家、省、市三级管理的1 200多个地震监测台站，布设了总长度数万千米的监测线，建立了数万个群众业余监哨站，形成了覆盖全国的现代化地震观测网络。当时，首都圈已经可以检测1.5级以上地震，其他地区也可以检测3.5级以上地震。按照当时的规划，到2020年，我国将具备综合防御6级以上地震的能力。

在汶川地震前一个月，被寄予厚望的中国数字地震观测网刚刚建成。这项总投资接近23亿元的工程是中国地震局成立以来承建的投资最大的国家建设项目，它使我国前兆、测震、强震台站的密度分别达到每万平方千米0.4个、0.88个和1.2个，这些进步曾广受好评。

事情一直在向好的方向发展，但汶川地震的突袭让一切破灭。“如此强烈的地震都漏报了，这说明科学界对很多重大理论问题的研究还远远不够，也是对中国地震工作者信心的毁灭性打击。”秦四清说，“毕竟在这之前，中国的地震预测已有成功先例，准确预测曾被认为指日可待。”

但现实没有如果，研究还要继续，对汶川地震的反思因而成为随后研究的重点。

汶川地震结束后仅仅一个月，时任总理温家宝就批准汶川地震断裂带的科学钻探为国家科技支撑项目，该项目计划在汶川断裂带钻取四个深孔，以研究该地区的地质结构。四个孔中较深的两个达到了3 000米，较浅的两个也达到了1 500米。参与该项目的中国地质科学院地质力学所研究员彭华说，“此前虽然对地震的机理有些研究，但从未有过这么大的投入”。

中国对断裂带的考察也在这期间获得进步。当年，针对全国24个大城市的活动断裂带探测和危险性评价工作结束，项目探测到总长4 000千米的130多条断裂带，详细探测和评价断裂带58条，确定活动断裂带26条，这对我国在进行城镇建设规划时科学预防地震具有重要意义。

两年之后的2010年，在财政部和科技部的支持下，“喜马拉雅计划”启动。“喜马拉雅计划”是“中国地震科学环境观测与探察计划”的重要组成部分，包含“中国地震科学台阵探测”、“中国综合地球物理场观测”、“中国地震活动断层探察”等三个子项目。尽管尚未取得成功，但这个项目必将使中国对自己的地形地貌和地质构造的了解再上一个崭新的台阶。

比反思更难的是消除迷惘和重建自信。“不能总批评地震局不作为，只要是可以尝试的方法，地震局都试过了不止一次。如果有方向，大家一定可以找到预测办法。但关键的是，大家找不到方向。”秦四清表示，“解决地震预测的难题，我们可能需要一次理论上的创新。”

回归理论创新

为解释1906年旧金山大地震，美国地震学家哈里·菲尔丁·里德（Harry Fielding Reid）提出了弹性回跳理论。里德认为，造成地震的力不在震源附近，而是来自非常远的地方。在几百甚至几千年的周期内，这些力导致了弹性能的积累。现在，这种力被广泛认为来自板块运动，地震和火山的发生都与板块边界有明显关系，特大地震的孕育和发生，是一种涉及板块运动的应力积累和释放的过程。

但随后的历史证明，这个简单的理论为现实贡献的力量实在有限，地震还是像谜一样困扰着所有人。地球内部的“不可入性”、大地震的“非频发性”以及地震物理过程的极端复杂性，也从这个学科面临的独特限制，变成了公众眼中科学家们推诿责任和无所作为的借口。

与此相对，民间预测却风起云涌。捕捉地震前数月到数小时的前兆，进而发布地震短期预测是民间地震预测的主流思路。但事实证明，这一思路难有科学价值。日本气象研究所地震火山部研究员吉田明夫，在详细研究了日本国内外527个报告有前兆的地震之后发现，前兆只有一种的地震为353个，有5种以上前兆的地震却只有8个。前兆出现的时间和与震中的距离都分布得极为广阔，这意味着世界上恐怕难有适合所有地震的共同前兆。

“能看懂的方法预测不了地震，声称能预测的方法又难以理解，”这已经变成了科学界对地震预测的惟一共识。“真正科学的方法必须可检验，但遗憾的是，目前我们还没能见到类似的方法。”秦四清说，“我们要寻找的是学科终极规律，从而将地震、火山、滑坡和海啸等所有地质问题集中在一个理论框架下解决。我们的所有努力，应该都是为了实现这个目标。”

某些发现可以证明秦四清的观点或为正确。比如，地震与火山都是地球动力学的表象：地震反映构造机械能的集中与释放，火山则主要反映岩浆热能的集中与释放。二者不仅在预测策略上，甚至在物理模型上都可以非常相似——它们应该共同属于一个地球物理学分支。

同时，虽然根据历史记录得到的全球地震分布的主体地区与形态，随着时间的变化有明显变化，但根据古地磁、冰后回跳，以及现代GPS测量得到的板块运动速度矢量却大致相同，这说明板块运动在几百万年内都是相当稳定的，这为最终破解这道科学谜题提供了一线希望。

秦四清认为，历史数据也许将在未来的地震中扮演重要的角色。通过对40个崩滑、105个地震、5个岩爆实例的验证，秦四清发现，大地震到来之前通常都会发生一系列地震，这就是所谓的“预震”。借助这些预震和秦四清推算出的一个公式，人们就有希望估算出强震的震中、震级、震源深度和发生时间，这样就可以提前布置预防工作以降低损失。

“民间预测方法在这里也可以派上用场，因为理论可以估算出的只是地震发生的大概时间。”秦四清表示，“当预期时间临近时，就需要使民间利用震前征兆更好地进行预警。”这同样有先例可循，海城地震的成功预测正是源自这一“官方+民间”型的预测体系。

尽管声称“小震可能随机，大震则是最按规律‘出牌’的地质现象”，秦四清受到的质疑仍然不少。在一个完整科学体系尚未建立即几乎崩溃的学科中，类似情况的出现并不意外。而秦四清本人的回答，则充满了“选择，此时比努力更重要”似的智慧，“技术进步需要逻辑严密和团队协作，理论创新则往往源自奇思妙想和孤军奋斗，只有这样才可以带来新的思路，帮助大家突出重围。在地震预测深陷困境的格局下，后者也许更富现实意义。”