地震災(zāi)害損失如此慘重,對人類的生命、財產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅,人們很容易想到的一個問題是,如果能在震前知道在什么地方,什么時間,將發(fā)生多大的破壞性地震?預(yù)先通知可能倒塌的房子里的人們跑出來躲一躲,不就可以避免很多傷亡了嗎?這就是說,對于減輕地震災(zāi)害,特別是減少傷亡,地震預(yù)報是很容易想到的一條途徑。 其實,為了生存,我們的祖先幾千年前就開始關(guān)注這方面的問題,世界上也不斷有人想推動地震預(yù)測研究。從20世紀(jì)60年代起,日本、美國、俄羅斯(前蘇聯(lián))和中國等主要地震國家先后制定并實施地震預(yù)報研究計劃。與其他國家不同的是,我國實行邊研究、邊預(yù)報方針。在過去40多年里,取得了海城、龍陵、松潘平武等20多次有減災(zāi)實效的成功預(yù)報震例,但也遇到許多困難,出現(xiàn)過唐山等地震漏報,以及某些虛報的失敗和挫折。西方國家的主要做法是,從理論和實驗加強基礎(chǔ)研究,選擇范圍很有限的試驗場開展預(yù)報方法試驗。他們的這種做法在基礎(chǔ)研究方面取得的進(jìn)展是比較扎實的,不過,目前的預(yù)報實效可就談不上了。就是幾個試驗場也沒有取得預(yù)期的預(yù)報效果。國際地震界對于當(dāng)前能不能預(yù)報地震一直是有爭論的。特別是遇到重大震災(zāi)而又沒有預(yù)報時,強調(diào)困難主張目前不能預(yù)報的聲音總會高起來。西方國家多數(shù)地震學(xué)家主張在理論上有突破,方法上過了關(guān)以后,再實施地震預(yù)報。而中國多數(shù)地震預(yù)報專家認(rèn)為,目前已經(jīng)可能在某些有利條件下對某種類型的地震做出一定程度的預(yù)報。
地震預(yù)報為什么這么難?圍繞能不能預(yù)報爭論的主要問題是什么?怎么看待當(dāng)前的預(yù)報水平?讓我們從地震預(yù)報發(fā)展過程說起,逐步解釋。
6.1 地震預(yù)報是人類千百年來夢寐以求的目標(biāo),但至今仍是世界科學(xué)難題
6.1.1 中國古代有不少關(guān)于地震,甚至可能是地震前兆的記載
地震由于其嚴(yán)重的災(zāi)害性,危及生命財產(chǎn),自古就引起人們的重視。早在公元前23世紀(jì),《墨子》就有記載:三苗欲滅時,地震泉涌,距今4300多年。這恐怕是世界上最早的地震記載。
公元132年,東漢張衡用精銅鑄成世界第一臺地震儀候風(fēng)地動儀。并成功地記錄到138年隴東大地震(甘肅臨洮與青海民和間, 級)。
圖6-1 張衡(左)發(fā)明的候風(fēng)地動儀(右)
據(jù)《今本竹書紀(jì)年疏注》記載:帝癸(一名桀)十年,五星錯行,夜中隕星如雨,地震,伊、洛竭。它的意思是,夏桀十年,即公元前1809年,先是星體位置異常,且出現(xiàn)很多流星、隕石,然后,發(fā)生地震,地震又造成河流改道,以及原來的河流干涸。這可能是世界上關(guān)于天文現(xiàn)象與地震關(guān)系最早的記載。
在史書和地方志中還記錄了一些震前異?,F(xiàn)象,如
1556年陜西華縣8級大震前日光忽暗,有青黑紫色,日影如盤數(shù)十,相摩蕩,漸向西北散沒。《華州志》還記載,十二日晡時,覺地旋運,因而頭暈,及夜半,月益無光,地反立,苑樹如數(shù)撲地,忽西南如萬車驚突(大震) 。這幾段記載說的是,這次大地震前太陽發(fā)生了一些特殊的物理變化,有緩慢的地面運動和長周期波動。
據(jù)《銀川小志》記載:銀川地震,每歲小動,民習(xí)以為常,大約春冬居多,如井水忽渾濁,炮聲長散,群犬圍吠,即防此患。至若秋多雨水,冬時未有不震者。這更是對當(dāng)?shù)氐卣鸹顒颖尘?季節(jié)變化,震前地下水、地聲、動物異常做了很好的記載。
1855年遼寧金縣級地震,據(jù)故宮檔案記載:旗民各戶住房雖震倒五百六十七間地震未震時,先聞有聲如雷,故旗民早有預(yù)防,俱各走避出屋,是以未經(jīng)壓斃多人,只傷男婦子女七名。這里似乎記述了震前當(dāng)?shù)鼐用裨牭降芈暋?/p>
康熙《地震》一文寫道:大凡地震皆由積氣所至積土之氣不能純一,悶郁既久,其勢不得不奮。又說:既震之后,積氣既發(fā),斷無再大震之理。而其氣之復(fù)歸于脈絡(luò)者,升降之間猶不能大順,必至于安和通適,而后反其寧靜之體,故大震之后,不時有動搖,此地氣反元之證也。這就試圖用氣、脈絡(luò)的觀點,解釋地震的孕育、發(fā)生,以及余震的過程。
摘引這些古書的記載是想說明,古人早就在思考地震是怎么一回事?早就關(guān)注地震是不是有前兆?當(dāng)然,真正用近代科學(xué)儀器研究地震是19世紀(jì)末的事情,而世界主要地震國家大規(guī)模、有計劃地開展地震預(yù)報研究則從20世紀(jì)60年代開始。
6.1.2 地震預(yù)報進(jìn)展艱難,爭論不斷
20世紀(jì)六七十年代,世界主要地震國家開始推進(jìn)地震預(yù)報研究的一段時間,國內(nèi)外很多地震學(xué)家是比較樂觀的。尤其當(dāng)美國有報道說,在蘭山湖的1次不大的地震前觀測到波速比異常,并提出了擴容理論加以解釋。中國又成功地預(yù)報了1975年2月4日海城7.3級地震,世界地震預(yù)報研究受到很大鼓舞。有的學(xué)者甚至覺得攻克地震預(yù)報這個世界科學(xué)難題已經(jīng)指日可待??墒?,雖然第二年又有龍陵7.4級、松潘-平武7.2級、鹽源寧蒗6.7級等強震預(yù)報成功,但唐山7.8級地震的漏報,死亡24.2萬人,負(fù)面影響太大。在現(xiàn)有的觀測條件下,又沒法進(jìn)一步讓人信服地證實強震前可以觀測到波速比異常,擴容理論也遇到了嚴(yán)重的困難,不少人對地震預(yù)報的信心一落千丈。80年代美國在圣安德烈斯斷裂帶上選擇帕克菲爾德段作為地震預(yù)報試驗場。這段短短25千米長的斷裂帶在1857年、1881年、1901年、1922年、1934年和1966年先后發(fā)生了6次6級左右地震,每兩次地震間隔時間相差不大,平均約22年。他們根據(jù)這些資料建立概率模型,預(yù)測1988年前后(5年)這里可能發(fā)生6級左右地震。在這么小的范圍里建設(shè)了地震、形變、地下流體等學(xué)科的觀測臺站幾十個,配備了各種在當(dāng)時最先進(jìn)的儀器,有的甚至是當(dāng)時世界上僅有的一兩臺儀器之一,如他們所用的激光測距儀??茖W(xué)設(shè)計之周全,觀測點之密,所用儀器之先進(jìn),無疑都是世界之最。美國地質(zhì)調(diào)查局負(fù)責(zé)該試驗場的科學(xué)家們制定了地震預(yù)警方案,嚴(yán)密監(jiān)測、深入研究。這項工作又激起了許多人對地震預(yù)報的興趣,全世界關(guān)心地震預(yù)報的人們都在關(guān)注試驗的進(jìn)展??墒?,所預(yù)測的6級地震直到2004年9月27日才發(fā)生。到1993年時,所預(yù)測的發(fā)震概率已高達(dá)95%,連一個5級左右的地震也沒有發(fā)生,一些科學(xué)家對于這樣的預(yù)測以及由此選擇試驗場的科學(xué)性和合理性又產(chǎn)生了疑問。經(jīng)討論、評估,雖然該試驗場的各種觀測仍在堅持,但預(yù)報投入已大大削減了。在另一個地震預(yù)報研究大國,預(yù)測70年代末就可能發(fā)生8級地震的日本東海地區(qū),至今還沒有發(fā)生7級以上地震;在德國和土耳其于20世紀(jì)80年代聯(lián)合建立的土耳其北安納托利亞地震預(yù)報試驗場里,也很長時間沒有強震發(fā)生,而1999年8月17日發(fā)生伊茲米特7.8級地震卻又在沒有短臨預(yù)報的情況下,造成1.7萬多人死亡和120億美元的損失。90年代,其他一些地方又接連發(fā)生災(zāi)害慘重的強震。例如,1990年6月21日伊朗魯?shù)掳蜖?.6級地震,死亡4萬人;1994年1月17日美國落杉磯北嶺6.8級地震,經(jīng)濟損失達(dá)170多億美元;1995年1月17日日本阪神7.1級等地震,死亡6000人,經(jīng)濟損失1000億美元。質(zhì)疑地震究竟能不能預(yù)報?的聲浪再一次高漲。其中最有代表性的是四位美國學(xué)者蓋勒(Geller,R.J.),杰克遜(Jackson,D.D.),克甘(Kagan,Y.Y.)和穆拉吉(Mulargia,F.)教授于1997年在《Science》上發(fā)表題為《地震無法預(yù)測》的論文。他們認(rèn)為,已有關(guān)于地震前兆的報道,缺乏嚴(yán)格論證,很難用定量的物理模型加以解釋,很多震后回顧提出的前兆,更不可信;三要素不明確或不精確的預(yù)報不能算預(yù)報。如1978年伊豆半島7.0級地震前,盡管日本氣象廳公布了小震活動明顯增加等情況,提醒市民注意,但并沒有指出可能發(fā)震的時間、地點和震級,不能算真正成功的地震預(yù)報;地震過程的非線性特征,使得準(zhǔn)確的地震預(yù)報是不可能的。他們說,應(yīng)打消可能在幾小時、幾天或幾個月之前預(yù)測地震的希望。他們的意見在國際上產(chǎn)生了很大的影響,但外國地震學(xué)家并非都同意他們的意見。例如,世界著名地震學(xué)家,美國諾波夫(Knopoff)教授1998年9月到四川訪問時,做了一個題為地震不能預(yù)報嗎?的報告。一開頭,他就說,發(fā)表《地震無法預(yù)測》論文的那四位中,有三位是他的學(xué)生。不過,他不同意他們的意見。然后逐條說明他的理由,他特別以一個形象的例子,反問道:猩猩有4條腿,是不是4條腿的都是猩猩呢?他認(rèn)為那四位年輕學(xué)者在論證地震破裂發(fā)生在地殼臨界自組織狀態(tài)下,就一定不能預(yù)報的思維方式,就有點類似把4條腿的動物都看成猩猩一樣,是不可取的。
中國大規(guī)模、有計劃地開展地震預(yù)報,始于1966年邢臺地震,恰好是文化大革命時期。由于地震人命關(guān)天,雖然其他學(xué)科領(lǐng)域的科研和生產(chǎn)都受到嚴(yán)重沖擊甚至斗、批、散,地震預(yù)報卻受到中央的特別關(guān)懷。周恩來總理多次親赴地震現(xiàn)場慰問受災(zāi)群眾(見圖6-2),號召專群結(jié)合,搞好地震預(yù)報。由于有黨和政府一貫的重視、關(guān)心和支持,大陸強震又接連發(fā)生,促成社會公眾要求地震預(yù)報的愿望有增無減。建設(shè)臺站,發(fā)展隊伍,層層成立地震工作機構(gòu)和分析預(yù)報部門,既有嚴(yán)密的組織保證,比較充分的經(jīng)費保障,又有明確的地震工作方針,并把國家加強地震監(jiān)測預(yù)報工作,鼓勵、扶持地震監(jiān)測預(yù)報的科學(xué)技術(shù)研究,逐步提高地震監(jiān)測預(yù)報水平,寫進(jìn)了《中華人民共和國防震減災(zāi)法》,中國地震預(yù)報的推進(jìn),雖然遇到許多困難,在受到挫折時,也會有波動,但總體上比較順利。國際上關(guān)于地震能不能預(yù)報的爭論,對于中國推進(jìn)地震預(yù)報的決心沒有多大影響,不過,提醒了中國分析預(yù)報人員要更加客觀地認(rèn)識實現(xiàn)地震預(yù)報的艱巨性,更加重視排除干擾、識別異常,加強前兆機理與孕震過程等基礎(chǔ)研究。
圖6-2 1966年周恩來總理親赴邢臺地震現(xiàn)場慰問受災(zāi)群眾(左),視察地震臺(右)的照片
關(guān)于中國地震預(yù)報專家如何看待20世紀(jì)90年代的這場爭論,這里引用前輩地震預(yù)報學(xué)術(shù)帶頭人梅世蓉教授在中國地震信息網(wǎng)專家談地震專欄的一段概括:蓋勒等所說的準(zhǔn)確短臨預(yù)報(精確到天,明確的震級和地點)在目前科學(xué)技術(shù)條件下的確無法達(dá)到。但是基于地震地質(zhì)和地震活動圖像的某些規(guī)律性,作出一定精度范圍的長期預(yù)報已有不少成功的震例。對于監(jiān)測條件較好的地區(qū),對某種類型的強震作出精度不太高的短期預(yù)報是可能的,這種預(yù)報對防震減災(zāi)仍有積極作用。但是,為了從科學(xué)上徹底解決地震預(yù)報問題,并在實踐上取得最大的防災(zāi)效果,必須大力加強基礎(chǔ)研究,弄清地震的成因和前兆的機制,在這個問題上國內(nèi)外學(xué)者是沒有分歧的??墒?,這需要漫長的時間。對于我國來說,由于地震多而廣,不能等待這一天的來到之后再開展實際的地震預(yù)報工作。我們必須貫徹邊研究、邊預(yù)報的方針。
再引一段中國地震學(xué)和地球物理學(xué)奠基人,已故的傅承義院士于1993年在梅世蓉教授等的專著《中國地震預(yù)報概論》的《序》中的一段話:地震預(yù)報是百年來尚未解決的科學(xué)難題之一。中外雖都有些預(yù)測成功的例子,但是都免不了偶然因素,沒有取得可信的科學(xué)依據(jù)。因此不斷有人提出,地震預(yù)報究竟是否可能的問題。從邏輯上講,這個問題現(xiàn)在難下結(jié)論,不過預(yù)測地震是一個造福人類的崇高事業(yè),既然還沒有理由說預(yù)測不可能,為什么不能作為一個奮斗目標(biāo)而堅持下去呢?這是一個信念問題,不是必須先有事實證明,然后去做的問題。作為20世紀(jì)的科學(xué)家,特別是地學(xué)家,解決地震預(yù)測之謎,人人都有道義上的責(zé)任!對經(jīng)歷過或看過大地震所造成的人間悲劇的人,這種提法是不過分的。
6.1.3 地震預(yù)報為什么那么難?
隨著工作的深入,人們在逐步認(rèn)識地震,積累地震預(yù)報經(jīng)驗的同時,對于地震預(yù)報困難的認(rèn)識也越來越深刻。地震預(yù)報的根本困難在于:
(1)地震發(fā)生在地殼深部,或更深的地方,而人們只能在地表或地殼淺層觀測。人類現(xiàn)在鉆探的深井最深也只有十幾千米,可地震有可能深得多。對于震源的真實情況,以及地震的孕育過程,無法直接觀察。對于根據(jù)已有知識做的理論推測和模擬實驗研究,也只能用地表觀測來檢驗。況且,由于地震中期預(yù)報也是正在探索的問題,在地表布設(shè)了密集臺網(wǎng),或者鉆了深井的地區(qū),預(yù)期的地震遲遲不發(fā)生。而發(fā)生地震的地方,往往臺網(wǎng)稀疏,也沒有深井資料。因此,至今人類對于地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與運動,以及地震孕育過程的了解還很少。而且,盡管世界各國的地震科技人員都知道,必須加強這方面的基礎(chǔ)研究,但受客觀條件所限,短期內(nèi)進(jìn)展不會很快。
(2)地震是小概率事件,經(jīng)驗積累只能慢慢來。全球平均每年發(fā)生7級以上地震只有十七八次,而且大部分在海洋里。我國是大陸地震最多、最強的國家之一,平均每年也只有1次左右。而且在過去100多年里,有1/3的7級以上強震發(fā)生在臺灣及其鄰近海域。我國大陸地區(qū)的強震又有85%發(fā)生在西部,其中有相當(dāng)比例發(fā)生在人煙稀少、缺乏臺站監(jiān)測能力的青藏高原。地震活動類型與前兆特征又往往與地質(zhì)構(gòu)造及其運動特征有關(guān),也就是說,具有地區(qū)性特點。在一個有限的特定構(gòu)造單元里,強震復(fù)發(fā)期往往要幾十年或幾百年,甚至更長。因此,預(yù)報經(jīng)驗的積累也是心急不得。
(3)地震的孕育和發(fā)生的過程在地球這樣一個復(fù)雜的巨系統(tǒng)里,具有很強的非線性特征。地震的破裂過程是不穩(wěn)定的,精確預(yù)測強震的三要素很困難。
這三點困難都是地震預(yù)報研究對象的本性所決定的,任何想攻克這個世界級科學(xué)難題的人都必須面對。這些問題都不是短時間能夠解決的,實現(xiàn)地震預(yù)報必須長時間艱苦努力。借用一句軍事術(shù)語,必將是一場持久戰(zhàn)。
6.2 目前已能在某些有利條件下,對某些地震作出有減災(zāi)意義的預(yù)報
6.2.1 兩次成功預(yù)報的震例
前面已經(jīng)提到過,在過去幾十年里我國各地已先后一定程度成功預(yù)報了20多次中強以上地震。下面簡要介紹兩個成功預(yù)報的震例,讓大家對于當(dāng)前的地震預(yù)報有一個大致的了解。也為下一節(jié)說明,當(dāng)前尚未找到必震的前兆指標(biāo),但已能在某些有利條件下,對某些地震作出有減災(zāi)意義的預(yù)報,做一些鋪墊,提供一點實際資料。
(1)海城地震
1975年2月4日19時36分,遼寧省鞍山市海城縣(現(xiàn)為縣級市)岔溝鄉(xiāng)發(fā)生7.3級強烈地震。由于震前有預(yù)報,震區(qū)各級政府及時采取了有效的防震措施,從而大大減輕了災(zāi)害損失,作為人類歷史上第一次成功預(yù)報,且取得減災(zāi)實效的地震而載入史冊。
震前觀測到的異常 1970年遼寧省及有關(guān)市縣成立了地震工作機構(gòu),逐步開展基礎(chǔ)探測,擴建和新建地震臺,發(fā)展群測群防。到海城地震前,已建成13個專業(yè)地震臺和幾千個業(yè)余地震測報點。在海城地震前,觀測到的主要前兆異常有:遼寧及周圍地區(qū)地震活動水平明顯增強,并發(fā)生6次震群活動;金縣短水準(zhǔn)、大連地磁絕對值復(fù)測、營口地傾斜、沈陽地傾斜、豐滿地傾斜、遼南重力場、渤海年海平面高程等出現(xiàn)較大的異常變化;多個地電、地應(yīng)力觀測點出現(xiàn)突跳;多處觀測井的水氡、水位、水質(zhì)出現(xiàn)明顯異常;宏觀異常現(xiàn)象在震前短期內(nèi)更加豐富,動物異常近900起,地下水較顯著的異常點近600處;氣象異常也很明顯,數(shù)九隆冬的季節(jié),卻出現(xiàn)了冰雪消融、草綠蝶飛的陽春現(xiàn)象。這些前兆異常數(shù)量多、分布廣、幅度大,具有明顯的持續(xù)性和階段性特征,并且不同種類異常之間存在準(zhǔn)同步性。
下面選擇一些主要異常,介紹一些具體資料:
圖6-3描述了遼寧省陸地上1級以上地震活動年頻次的變化。
1970和1971年,每年只有十幾到20次小地震,1972和1973年,每年小震次數(shù)增加到60~70次,到1974年,
圖6-3 遼寧省陸地地震年頻度圖(M1.0)
一年發(fā)生小震達(dá)272次,比1970和1971年增加了十幾倍。
圖6-4展示了海城地震前周圍地區(qū)的震中分布,特別用實心大圈標(biāo)示出1974年發(fā)生的6個震群活動,其中最大,在時間上也是離海城7.3地震最近的是1974年12月22日葠窩水庫4.8級震群。臨近主震前,未來主震震中附近出現(xiàn)顯著的前震活動,圖6-5給出了這些前震的M-t圖和每小時的頻度圖。
圖6-4 海城地震前周圍地區(qū)震中分布圖
由此圖可以看到,前震迅速增多,震級也逐漸加大,主要集中在主震前很短的時間里,據(jù)統(tǒng)計,527次前震中有88%發(fā)生在2月3日18時到2月4日13時,最大4.7級。而震前6小時卻相對平靜。
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圖6-5 海城地震前震序列的M-t圖與逐時頻度變化圖
圖6-6是遼寧南部垂直形變圖,它是根據(jù)長水準(zhǔn)復(fù)測資料勾畫的高程變化等值線圖。在這張圖上,一根曲線上每一點的高程變化都是相等的,所注數(shù)字就是這根線上各點的高程變化值,單位為毫米。由圖可見,營口海城一帶與周圍,尤其是與遼寧南部相比,上升要小得多,或者說,是相對下沉區(qū)。金縣短水準(zhǔn)從1973年9月開始上升,1974年6月至8月反向,9月至11月又加速上升,12月再次緩慢下降,直到發(fā)震,呈現(xiàn)明顯的階段性(圖6-7)。營口的地傾斜從1973年下半年開始上升,與金縣短水準(zhǔn)大體同步,超過均方差22倍(圖6-8)。圖6-9和圖6-10分別給出沈陽電感應(yīng)力與遼陽湯河水氡變化曲線,也都存在明顯異常。
圖6-6 遼南地區(qū)垂直形變圖
圖6-7 金縣短水準(zhǔn)觀測曲線
圖6-8 營口地傾斜擬合余差曲線
地下水異常數(shù)量很大,1974年12月下旬明顯多起來,2月初,異常數(shù)量猛增,圖6-11描述了這樣的變化過程。地下水異常分布范圍很廣,圖6-12給出了這600多處異常點的分布。
近900起動物異常分布也很廣,如圖6-13所示。震前半個月,冬眠的蛇頻繁出洞,圖6-14展示1月2日1條4尺多長的蛇在冰天雪地里爬出洞。圖6-15是震前拍攝到的雞發(fā)呆的景象。
震前預(yù)報過程 1974年6月國家地震局(現(xiàn)名中國地震局,下同)召開華北及渤海地區(qū)地震形勢會商會,將京津、唐山、渤海北部、海城一帶劃為可能發(fā)生5~6級地震的地區(qū)。國務(wù)院以國發(fā)[1974]69號文件轉(zhuǎn)發(fā)了會議提交的報告。
為了貫徹落實國務(wù)院69號文件的精神,1974年11月25日在遼寧省鐵嶺市開原縣召開了東北三省震情會商會。會商會明確指出,遼寧營口、大連是近期發(fā)生破壞性地震危險性較大的地區(qū),是今后工作的重點地區(qū)。
1974年12月22日遼寧葠窩水庫發(fā)生4.8級地震后,在1975年1月10日遼寧全省震情會商會上,專家們指出,原有的前兆異常還在繼續(xù)發(fā)展,發(fā)生較大地震的可能性仍然存在,會議認(rèn)為丹東、營口、旅大和盤錦地區(qū)仍有發(fā)生5級左右地震的可能。1975年1月13日,沈陽地震大隊(遼寧省地震局前身)在《關(guān)于七五年大震趨勢意見》中,進(jìn)一步明確提出1975年上半年或一、二月份內(nèi),在遼東半島及沿海海域可能發(fā)生6級左右地震。
1975年1月中旬,國家地震局召開全國會商會,把營口至金州一帶以及丹東地區(qū)確定為可能發(fā)生5~6級地震地區(qū),應(yīng)重點加強監(jiān)視。
1975年2月3日18時38分,海城營口地區(qū)發(fā)生3.1級地震,這是當(dāng)?shù)赜杏涊d以來第一次有感地震,而且隨之而來的小震不斷,頻度越來越高,強度越來越大,考慮到前述地震活動背景與一系列會商對地震形勢的預(yù)測,遼寧省地震工作部門當(dāng)即決定向省里報告。2月4日零時30分編寫了第14期《地震情報》,明確提出很可能后面有較大的地震,必須提高警惕,并連夜上報遼寧省革命委員會、省委各常委,同時報送國家地震局。
2月4日07時51分該地區(qū)發(fā)生4.7級地震,在震中附近造成輕微破壞,地震活動頻次已增高到每分鐘1次。省地震工作部門負(fù)責(zé)人于上午8時趕到遼寧大廈向省革委會辦事組匯報,省領(lǐng)導(dǎo)當(dāng)即決定:由省革委會辦事組立即通知營口、海城兩縣負(fù)責(zé)同志,到海城縣革委會辦事組開會,研究防震措施,布置防震工作。
省革委會上午10時30分召開電話會議,以通播的形式向各市及有關(guān)單位發(fā)布了地震預(yù)報。
(2)松潘平武地震
1976年8月16日、22日和23日四川省松潘、平武之間先后發(fā)生7.2級、6.7級和7.2級地震,綜合震中烈度達(dá)Ⅸ度。由于震前有預(yù)報,采取了預(yù)防措施,人畜傷亡甚少。它是唐山地震漏報后,再次成功預(yù)報的第一個強震,倍受人們關(guān)注。
震前觀測到的異常 松潘、龍門山地震帶是四川省主要地震帶之一,歷史上發(fā)生過幾十次5級以上破壞性地震,其中最大的是1933年8月25日茂縣疊溪7.5級地震。前面介紹次生災(zāi)害時,曾給出這次地震造成的地震湖大海子與小海子的照片(圖5-6),讀者也許還有印象。1970年2月24日松潘、龍門山地震帶南段,大邑西發(fā)生6.2地震。為了加強這一地區(qū)的地震監(jiān)測預(yù)報工作,剛成立的四川省地震辦公室(四川省地震局的前身)先后在松潘、灌縣(現(xiàn)名都江堰市)、茂縣、汶川、馬爾康等地建立了地震臺站,開展地震活動性、各種前兆觀測與地震預(yù)測研究,還進(jìn)行了地震地質(zhì)調(diào)查和大面積水準(zhǔn)復(fù)測等基礎(chǔ)性工作。1975年11月和1976年1月四川省和全國地震趨勢會商會后,立即增設(shè)南坪(今九寨溝)和平武地震臺。1976年6月國家地震局和四川省地震部門在成都聯(lián)合召開南北地震帶中段近期地震趨勢會商會后,又以最快速度以四川為主,從全國范圍抽調(diào)專業(yè)人員和裝備,增上江油、安縣、什邡、黑水、汶川、灌縣、大邑、邛崍、小金、蘆山和龍泉驛等流動臺。到松潘、平武7.2級地震前,距震中500千米范圍內(nèi)已有21個地震臺,其中有15個臺裝備有地震儀,前兆觀測項目有地殼形變、地下水位與氡含量、地電、地磁、地應(yīng)力等,共23個觀測臺項。另有一大批群眾測報點,包括2400多個宏觀測報點,1100多個微觀測報點,配備各類簡易觀測儀器3200多臺(套)。震前觀測到的主要趨勢異常有:中強震群、空區(qū)、條帶等地震活動圖像變化,b值與波速比;長水準(zhǔn)與短水準(zhǔn)觀測到的形變異常;地下水位變化、氡含量、視電阻率、地應(yīng)力以及地電流等趨勢異常;干旱與箭竹開花,熊貓死亡等。主要短期或短臨異常有:三起三落的宏觀異常;臺站與群測點觀測的地電、地磁、地應(yīng)力的大幅度變化;尤其是姑咱臺水氡突跳,全國很多地磁臺先后出現(xiàn)地磁低點位移和地磁日變形態(tài)畸變等。
下面介紹一些具體的異常資料:
1973年2月6日四川爐霍發(fā)生7.6級地震不久,當(dāng)年5月8日、8月11日,1974年1月17日、11月17日,在松潘黃龍附近,即后來發(fā)生松潘、平武7.2級強震群的震中北邊約五六十千米的地方接連發(fā)生了4次5級以上地震,最大為1973年8月11日的6.5級地震。川滇地區(qū)多次7級大震前,如1973年爐霍7.6級地震和1974年云南永善7.1級地震,震中附近出現(xiàn)中強震群。除了這種中強震群外,松潘、平武未來強震的震中區(qū)震前卻相對平靜,出現(xiàn)地震圍空區(qū)。外圍小震又主要按北北東方向的帶狀分布,被稱為地震活動條帶。這都是多次強震前出現(xiàn)過的地震活動圖像。具體的分布圖形可參見圖6-17。光從這張圖,地震活動條帶還不很容易看清楚。圖6-18勾畫出北北東方向條帶的范圍,還給出帶內(nèi)外地震頻次比隨時間變化的曲線,來說明松潘、平武地震前此條帶內(nèi)的地震數(shù)確實比平時明顯增加了。那時,特別針對松潘、南坪、茂汶地區(qū),計算了反映大小地震比例關(guān)系的b值隨時間變化的曲線。在前面4個五六級中強震發(fā)生前,每次都出現(xiàn)b值相對下降,1975年以后,b值又持續(xù)下降(圖6-19)。
川、滇兩省7級以上地震來回跳遷現(xiàn)象是明顯的(圖6-20)。1976年5月29日云南龍陵7.6級地震后,更加注意四川發(fā)生7級地震的危險性。
1973
汶川南坪長水準(zhǔn)復(fù)測發(fā)現(xiàn),松潘以北至南坪約80千米,松潘、平武地震前有強烈的垂直差異性運動。即使考慮地形影響,進(jìn)行尺改,1975年7~9月相對1960年變化最大也達(dá)311毫米,平均速率為20毫米/年。測線的大體分布,觀測到的垂直形變以及與地形的對比可從圖6-21看到。同年10~11月又對松潘南坪段復(fù)測,發(fā)現(xiàn)原來變化最大的4~10號點繼續(xù)大幅度上升,兩個月又上升13毫米。這就是長水準(zhǔn)觀測到的趨勢異常。1976年6~7月再次復(fù)測,發(fā)現(xiàn)該段與1975年10~11月的結(jié)果相比,出現(xiàn)反向下降變化(圖6-22)。這被判斷為短期轉(zhuǎn)折。震后立即復(fù)測,變化不大,1980年再復(fù)測仍變化不大,說明震后已恢復(fù)正常狀態(tài)。
松潘地震臺跨斷層短水準(zhǔn)也觀測到了中期趨勢異常(圖6-23)。下線西盤相對東盤在總趨勢下降的背景上,從1974年4月出現(xiàn)反向。不過,1975年1月到1976年6月因故中斷觀測,無法確定最大異常,只能知道1976年6月相對1974年4月西盤上升了1.7毫米??缤粩鄬拥纳暇€水準(zhǔn)從1974年12月開始觀測,出現(xiàn)相似的趨勢變化。
地磁低點位移、地磁日變形態(tài)畸變與姑咱水氡突跳是在預(yù)測發(fā)震日期方面起了重要作用的短臨異常。各地磁臺記錄的地磁垂直分量日變曲線都十分規(guī)則,通常低點都在當(dāng)天的12~13時??墒?976年7月3日,四川、甘肅和云南部分臺站記錄的地磁日變曲線的低點推遲到14、15時,甚至16時(圖6-25)。
這些異常的臺站與地磁日變曲線仍正常臺站的分界線恰好在松潘與平武之間通過(圖6-25)。根據(jù)華北和四川爐霍等多次震例經(jīng)驗,出現(xiàn)這種異??深A(yù)測第41天前后3天,即8月13日前后3天,在區(qū)分異常和正常臺站的分界線附近,可能發(fā)生強震。8月10日四川各地磁臺的日變曲線的幅度減?。▓D6-26)。
據(jù)以往的震例,出現(xiàn)這種地磁日變形態(tài)畸變后一周左右可能發(fā)生強震。
8月10日姑咱臺水氡突跳70%(圖6-27),當(dāng)時已經(jīng)有爐霍7.6級、馬邊5.5級地震等幾次對應(yīng)經(jīng)驗,可以預(yù)測6~11天內(nèi)二三百千米范圍內(nèi)可能發(fā)生5級以上地震。
時間
圖6-28 幾個群測點反映的地電流、簡易地電、地應(yīng)力與地下水位的臨震異常
松潘、平武地震前出現(xiàn)大量宏觀異常,其種類之多,數(shù)量之大,時間之長,范圍之廣,均屬罕見。早在1975年下半年,松潘、南坪、平武和茂汶一帶就出現(xiàn)井泉水位變化,多數(shù)表現(xiàn)為水量減少,甚至斷流,竹子干死,熊貓缺食死亡等異?,F(xiàn)象。1976年3月宏觀異常范圍擴大,5月以后更多。為了調(diào)查核實這些現(xiàn)象,地震部門抽調(diào)了50名專業(yè)人員分派在出現(xiàn)異常的各縣。僅據(jù)龍門山斷裂帶中南段及其附近,從6月16日到8月16日不完全統(tǒng)計,各種宏觀異常現(xiàn)象共1270起,其中屬地下水位升降、變色變味、翻花冒泡的有396起,約占31%;屬動植物習(xí)性異常的591起,約占47%;其他還有地氣、火球、地霧、地聲等238起,約占22%。
這里給出幾張當(dāng)時拍攝的動植物習(xí)性異常的照片。圖6-29是震前江油縣拍攝的一條狗驚恐不安的照片。實際上,震前報告狗出現(xiàn)異常的例子很多,表現(xiàn)也多種多樣,有驚恐不安、狂叫甚至咬人的,也有發(fā)呆的;有跳墻上房的,也有扒地的;還有哭泣的。圖6-29只是其中一例。
震前有不少雞不進(jìn)窩、驚叫、上房、上樹等異常反應(yīng)。圖6-30是震前兩天,平武縣拍攝的雞上樹的照片。
6月以后,龍門山地區(qū)的宏觀異常集中在三個時段:6月20~23日,7月19~23日與8月7日~14日。當(dāng)時就有人總結(jié)為三起三落。而這三個集中區(qū)(主要按地下水與動植物習(xí)性異常統(tǒng)計)由南向北遷移(見圖6-33)
震前預(yù)報過程 1975年11月四川省地震趨勢會商會根據(jù)前面已介紹過的那些趨勢異常提出,1976年上半年,在松潘、茂汶一帶有發(fā)生6級或6級以上地震的危險。1976年1月全國地震趨勢會商會進(jìn)一步研究了上述資料和鄰省情況,以及各單位意見,將包括松潘、茂汶地區(qū)在內(nèi)的川、青、甘交界列為1976年全國四個地震重點危險區(qū)之一。
由于趨勢異常的轉(zhuǎn)折,中短期異常的出現(xiàn),宏觀異常增多與擴展,以及云南龍陵7.4級地震發(fā)生后川滇7級地震南北呼應(yīng)的形勢,6月14日,四川省地震部門根據(jù)會商,上報地震簡報第二期,提出一兩個月內(nèi)在四川北部龍門山斷裂帶中南段茂汶、北川至康定、瀘定可能發(fā)生6級左右地震的預(yù)測意見。四川省委、省革委和國家地震局非常重視。6月22日,國家地震局和四川省地震局在成都召開南北地震帶中段近期地震趨勢會商會。除四川省專群代表外,全國有13個兄弟單位代表出席了會議。經(jīng)認(rèn)真討論,肯定了第二期地震簡報的預(yù)測意見,并進(jìn)一步指出,在8月底以前,龍門山中南段可能發(fā)生6級或6級以上地震。四川省委根據(jù)會商中一些同志認(rèn)為有7級以上地震的危險和省地震局的匯報,專門發(fā)了文件,指出龍門山中南段有7級以上地震的危險,要求阿壩、綿陽、溫江、雅安、成都、甘孜等地、市、州及有關(guān)縣立即加強對地震工作的領(lǐng)導(dǎo),大力開展群測群防,做好防震抗震工作。四川省革委和有關(guān)地震危險區(qū)立即成立防震抗震指揮機構(gòu)。
經(jīng)過一兩個月的強化跟蹤觀測和研究,包括專群結(jié)合、省內(nèi)外的支援、系統(tǒng)內(nèi)外的配合,到7月底8月初,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)短期異常開始轉(zhuǎn)折,有的趨于結(jié)束;以地下水和動植物習(xí)性為主的宏觀異常已經(jīng)過兩次高潮,8月初又開始顯著增加,考慮到四川省歷史上8月多6級以上地震,并有地磁低點位移和地磁紅綠燈法預(yù)測的具體日期,經(jīng)會商,省地震局于8月2日、7日又上報地震簡報第五期和第六期,提出于8月份,尤其是8月13日、17日和22日前后,在龍門山中南段、茂汶、北川一帶或康定、瀘定一帶可能發(fā)生6級或6級以上甚至7級左右地震的意見。經(jīng)省委同意,省防震抗震指揮部立即發(fā)出通知,要求有關(guān)地區(qū)進(jìn)一步落實各項防震措施。
此后,各種異常繼續(xù)增加,宏觀異常的數(shù)量和劇烈程度明顯超過前兩個高潮,而且向北集中。動物異常中牛、馬等大動物習(xí)性異常增加更多。8月10日姑咱水氡突跳,川滇部分地磁臺觀測的日變形態(tài)發(fā)生畸變,臨震現(xiàn)象更加明顯。根據(jù)省地震局緊急報告,省委決定立即采取果斷措施,8月12日凌晨,省防震抗震指揮部和省地震部門立即緊急電告綿陽、阿壩、溫江、成都等地、市、州和各地震中心站、臺,自12日起,進(jìn)入臨震戒備狀態(tài)。
由于阿壩、綿陽等地、市、州及有關(guān)各縣和相關(guān)部門做好了準(zhǔn)備,采取了措施,8月16日松潘、平武發(fā)生7.2級地震,人畜傷亡甚少。
6.2.2 尚未找到必震的前兆指標(biāo),但已能在某些有利條件下,對某些地震作出有減災(zāi)意義的預(yù)報
前面在介紹兩個成功預(yù)報震例時,說到的不少宏觀前兆現(xiàn)象只要我們留心,用肉眼都能觀測到。國家倡導(dǎo)專群結(jié)合,歡迎大家發(fā)現(xiàn)各種異?,F(xiàn)象及時向當(dāng)?shù)氐卣鸩块T反映,即使不能確切地判定它是否與地震有關(guān),也沒有關(guān)系。因為地震部門會派科技人員進(jìn)一步調(diào)查核實。但是,千萬不要看到一些與前面介紹相類似的現(xiàn)象,就以為一定會發(fā)生地震,到處宣傳,鬧得滿城風(fēng)雨。因為一些看起來很類似的現(xiàn)象有可能是別的原因引起的。例如,地震前可能出現(xiàn)井水升降異常。可是,井水升降不一定都是要發(fā)生地震的前兆,因為下大雨或干旱,附近河水升降,附近其他機井大量抽水或者附近自流井被堵等也都會引起井水位升降。又如,地震前可能出現(xiàn)動物習(xí)性異常??墒牵瑲庀蠡蚱渌瞽h(huán)境的變化,或者處于發(fā)情期等特殊的生理條件,動物習(xí)性也會改變。這些現(xiàn)象的多解性,給地震預(yù)報帶來很大困難。
對比海城和松潘、平武這兩個震例,粗看起來,震前的異常種類和預(yù)報依據(jù)有不少相似之處,如震前都有中小地震活動圖像變化,都有地形變、地下水或地電、地磁異常,也都有動植物習(xí)性等宏觀異常。但仔細(xì)分析會發(fā)現(xiàn),沒有哪一類前兆異常是一模一樣的。海城地震前有那么多的前震,松潘、平武地震臨震前就沒有。松潘、平武地震前,在預(yù)測時間方面起了重要作用的水氡突跳、地磁低點位移和日變形態(tài)畸變,在海城地震預(yù)報中沒有突出表現(xiàn)。像海城和松潘、平武地震那樣成功預(yù)報的震例還有20多次。這20多次震例中沒有哪兩次震前的異常與所用的預(yù)報依據(jù)是完全一樣的。既沒有哪一種異?,F(xiàn)象是每一次強震前一定會出現(xiàn)的,也沒有哪一種異?,F(xiàn)象出現(xiàn)后一定會發(fā)生強震,也就是說,至今還沒有找到必震的前兆信息。正因為這樣,至今地震預(yù)報的成功率還很低??墒牵K究有20多次中強以上地震前做出了有減災(zāi)意義的預(yù)報。已能在某些有利條件下,對某些地震作出有減災(zāi)意義的預(yù)報。
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