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地震预报 在模糊与精确之间

已有 5666 次阅读 2008-6-16 15:49 |个人分类:科教|关键词:学者

 

我们知道,地震发生在地表以下十几公里到几十乃至数百公里的深处。由于岩体间的相对运动而产生相互作用;岩体相互作用可以分解为三个方向,一是垂直于作用面,为压力(岩体的抗压强度比较大,由此引发的地震的强度比较大,主震能量的释放不会很充分,因而余震比较多),二是水平方向,三是铅垂方向,水平与铅垂方向的作用由于摩擦力而对岩体产生剪力(岩体的抗剪强度较小,由此引发的地震的强度比较小,主震能量的释放比较充分,因而余震比较少);岩体间的相对运动一直在持续,十年、数十年乃至数百年,相互作用的应力就会聚集得很大;如果应力被充分地传递出去,即岩体从一定量的弹性变形中恢复或部分恢复,这时岩体产生缓慢的流动(在地表表现为大地或山体的隆升),从而主要表现为一种缓和构造运动,大的地震就可能不会发生;如果应力被传递出去得很少,当它聚集到一定程度就必然会引发大的地震。由于岩体的构成和构造都非常不均匀,应力的分布也很不均匀。地震可能发生在相互作用的岩体的作用面上,也可能发生在作用面附近相互作用岩体的裂隙或破碎带上,也可能由于应力的作用直接引起岩体破裂而发生。地震是由于相互作用的岩体发生瞬间的错动而产生的,由于深处岩体的突然错动,使覆盖在该岩体上的岩层直至地表在摩擦力的作用下产生震动(摩擦力越接近地面越小,成梯度分布),地表由于不受约束成了地震能量释放的端口,也就是说,震源(尤其是浅源)把它的能量集中表达在震中的地面上了。当作用面附近的岩体发生单侧破裂时,还会产生扭动——这种震动对建筑物破坏性很强。

是什么力量使岩体间发生相对运动呢?具体来说可能由地幔深处的热对流引起,由地球的自转引起,或由大地深处的物理化学变化引起,等等;至于哪种力量在哪个时期起主要作用则是更困难的问题。如果认为要在完全弄清楚这些问题的基础上才能对地震做出科学预测,也许我们就需要等待相当长的时间才有发言权了。

地震是复杂的事物。每一次地震都是独特的具有不重复性——没有两次完全相同的地震,其中一个原因是不同地点的地质特征不一样,同一地点在不同时期其地质特征也不尽相同。正因为如此,要准确预报一次地震,就需要基本了解清楚该次地震的特殊性及其机理。我们以往获得的地震的经验、数据、统计资料不可能完全适用于任何一次将要发生的地震。也就是说,地震不被完全归纳,正如自然数中的质数不被完全归纳为某个表达式或公式一样。既然每一次地震都是独特的,试图找到不同地震都必然出现的异常现象是否是必须的?仪器检测不到的异常现象动物是否也感觉不到呢?在自然的本领面前(自然已将它的本领投射给了亿万生命),我们不可以自大。

正如我们所知道的那样,地震的危害又如此之大,512汶川大地震已夺去了近7万人的生命以及使1万多人失踪。如何才能避免地震造成大的人员伤亡呢?这是我们必须思考并回答的问题。最理想的方式就是我们能对地震做出包括时间、地点和强度精确的预报。但在目前看来,达到精确预报是很困难的,也许关于地震的所谓精确预报(比如时间精确到天或月、范围精确到几平方公里、震级精确到1级以下)根本就不可能。今天我们可以预报天气,这是不是一个精确的预报呢?比如预报明天有雨,如果问几点几分下,范围精确到门牌号数也是不可能做出的,因为这些边界因素具有很大的偶然性,偶然刮起的风就可以改变它。我们不妨退而求其次,力争对地震做出一个模糊的预报,或称之为预防性预报。我们国家的建筑抗震指标与美国、日本等发达国家比起来还相差得远,小城镇与农村的建筑则更脆弱,不少旧房根本就接近与危房。针对这个现实情况,将追求精确性预报的努力转移到做出预防性预报的思路上来显得既现实又必要。这样的预防性预报,一方面建立在我们已有的对地震规律的科学认识的基础上,一方面也建立在经验和统计的基础上。在今天看来,对于地震这样复杂的事物而言,经验往往是更值得重视和依靠的。经验虽然不可能使我们达到精确地预测地震,然而经验可能告诉我们危险的存在以及危险有多大,这对于保护人民的生命财产安全而言是非常重要的。如果经验告诉我们一种中药可以治某种病,我们当然应该选择服用它,一定要等到完全搞清楚它的作用机理之后才服用,显然是愚蠢的。不妨一边吃着药,一边再去设法搞清楚它的作用机理,因为救人要紧。

有地震专家在CCTV10的节目上讲,由于地震发生在地表以下十几公里到几十乃至数百公里的深处,它在酝酿时对地表的影响不在考虑的范围。这个说法只考虑了距离或空间的因素而没有考虑时间的因素——地震发生需要长期的积累,这么长的时间足以把地壳深处的变化或信息缓缓地传达出来,比如地表或山体隆升、不同岩体板块的相对位移。而且由于我们更关注浅源性强度大的破坏性地震,这样的地震由于相对比较浅,应力大(由此引起的物理特征也突出),应该说更容易在地面上找到相应的异常表现。如果应力足够大,其影响的范围也就足够远;如果应力累积的时间足够长,其影响也就可能在很远的地方表现出来。

大自然的规律不被完全归纳,我们能够归纳的是那些可以被近似、被简化或被抽象的对象。大自然的偶然性无处不在。然而我们依然可以有所作为。老子将自然规律概括为“道”,并努力去说明什么是“道”,虽然总是很模糊,但仍然是对大自然的整体性把握,蕴藏着取之不尽的智慧。大道至简。地震的成因需要用分析的科学方法才能获得,地震的发生却是这个复杂过程的整体性的表达。我们既需要面对书本的分析性思考,也需要直接面对大自然的整体性思考。地震存在的时间比任何生存于大地上的生命都更久长。大自然既然已将各种特殊的生存本领经过数万年到数十万年的时间写进不同动物的基因里,是否也将避免地震灾害的生存本领写进生活在大地上的尤其是地表下的动物体内?我们提出这样的问题不是想要完全依赖对它的肯定回答,而是为着拓展我们对大自然的感觉能力。如果动物能感知很轻微的震动——当然它分不清震动是由构造运动带来的,还是由地震孕育过程或其它干扰带来的——但由于构造运动是一个长期而缓慢的过程,动物必然会对它有所适应而不被它感知为异常;而如果是面临地震孕育过程的后期,尤其是当大地震将发生时,动物应该感知到它之前没有感知到的异常。一类信息或数据不足以用来判断是否是真正的地震前兆,那就多收集其它类别的信息或数据。人类因生存需要获得了视听嗅味触等感觉器官,动物因其生存条件的不同而获得相应的也是特殊的感觉器官。我们既然可以利用狗的嗅觉去开展搜救工作,为什么不可以通过动物的感官能力去更细致更宽广地感觉大自然呢?

 

[一点说明:我不是做地震研究的,文中谈到的对地震的认识与理解不一定正确,但确是认真的思考,欢迎批评指正;我主要想说明的是,地震是复杂的事物,发生地震的时间、地点与强度均具有偶然性;在不能实现精确预报的现实情况下,应该更加重视经验,重视直接面对大自然的整体性思考;本文提出了预防性预报的想法。]

 

2008-6-12



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1 韩泽鹏

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