地球運動超出地震學家的想象

許紹燮 地震學家，中國地震局地球物理研究所研究員。中國工程院院士，第三世界科學院院士。長期從事核爆地震與天然地震監測工程技術研究，曾組建微震臺網，創導地層屈曲變形模式以解釋地震的分布圖像，提出缺震、等間距性、地震發震時刻與日月位置有關等震兆，提出地震預報能力評分方法。主持編寫地震活動性地震預報方法程式，中國地震震級標準化。

當5.12汶川地震發生后，無數人不由自主地詢問一個問題：“汶川地震為什么沒有預報？”因為無數人都認為，地震預報可以做得像天氣預報一樣，而實際上，這只是中國地震學家奮斗的一個目標。地震能否預報在學術界一直處于爭論之中，迄今沒有定論。

地震學家、中國工程院院士許紹燮在接受記者采訪時說：“汶川地震沒有預報已經是一個事實。作為地震學家，現在需要思考的首要問題仍然是：地震究竟能否預報？緊接著的問題是：汶川地震有沒有可能預報？”

他告訴記者，地震預報研究至今，地震學家長期以來主要從微觀尺度根據已發生的地震在震源機制、巖石破裂過程、地震前兆等方面開展研究。尤其是中國，在這些方面相比其他國家研究更有收獲。但地震預報問題依然一直沒能解決，目前的預報成功率約為30%。顯然，這樣的概率離人們的期望很遙遠，甚至難以接受。地震預報研究40余年過去了，如今地震學家們或許應該在研究思路和策略方面作些拓展。從更廣大的范圍研究地震，有可能為地震預報找到一條新途徑。

許紹燮院士的觀點從何而來？他的根據是什么？對此，記者進行了一番探訪。

記者：您在研究中有什么新發現嗎？

許紹燮：千公里尺度的地層，也就是全中國的地層甚至整個亞洲的地層，可在瞬間發生整體浮動。這種現象沒有任何一位地震學家曾料想到。

記者：大地層的瞬間浮動能說明什么？

許紹燮：地震學界很早就注意到，在油田，人們經常能看到井管被錯斷的現象。這表明，地層內的分層間是可以產生相對運動的。不過，井管錯斷的運動規模，一般在層深百米級左右，面積跨度為公里級，運動的時間經常以年計算。地震學家稱它為準靜態規模。

但是，在最近5年中，我的研究小組發現，在地層層深達10公里級處，相當于淺源地震震源的深度，展布面積為數千公里的洲際尺度上，地層錯動顯示出瞬間變動時間，可以時、分、秒計算。如此巨大的層塊、如此快速的運動，其所涉及的能量相當驚人，值得地震預報研究給予關注。

記者：您是怎樣發現大地層瞬間發生錯動的？

許紹燮：2001年11月14日，昆侖山發生了8.1級地震。這是一個只有少量人口的地區，大部分人不知道這次地震，但這次地震是地震學家高度關注的事件。我自然也不會放過這次大地震的資料。我調出了全國各地地震臺網監測的歷史記錄，并開展了深入的探討。

我在2001年11月5日這一天18時的記錄中，看到一種特殊的耦合地震波。在1小時之內，地脈動造成的地面運動，格爾木與高臺的記錄是：它們的垂直方向波呈現反向波動；而呼和浩特與黑河的記錄是：垂直方向波呈現同向波動。

記者：這又能說明什么呢？

許紹燮：這種波紋的出現，必須是這兩個地方的地層既能同時向一個方向運動，也能向反方向運動。也就是說，格爾木與高臺的地層、呼和浩特與黑河的地層可被同時浮動。這種浮動，對于地震學家而言，可以對地球構造動力的認識提供新的啟迪。

記者：這種現象是您最先發現的嗎？

許紹燮：從查詢的歷史地震資料看，還沒有人有過這樣的介紹。

記者：大地層運動是什么東西在內部作用呢？

許紹燮：是磁電的“影子”。

記者：為什么是“磁電”而不是其他力量？

許紹燮：昆侖山地震前，中國地震局布設于高臺、呼和浩特、武漢、沈陽、成都、廣州、和田、泰安和格爾木的9個超寬頻帶數字地震儀——JCZ儀器，同時監測并記錄到一個大脈沖波。其中，格爾木記錄的時間是2001年11月6日格林威治時間01點51分57.4秒，呼和浩特是當日01點51分58秒，它們之間只差0.6秒。高臺與成都僅相差3.2秒；泰安與黑河之間只差1.1秒；和田與廣州之間只差3.5秒。

如此遙遠的距離，地震儀同時記錄到同一個波型，自然界只有30萬公里/秒的電磁波能夠達到這樣的速度，其他波，如聲波、應力波之類不可能有這樣的傳遞速度。所以說，磁電參與了地層的運動。這樣的大脈沖波，在以往地震儀器記錄的歷史資料中不曾有人注意。我也是用了多年時間才在地震資料中發現這個現象的。

記者：地震有不同等級之分，您認為地震震級的大小由什么控制？

許紹燮：地球不同分層控制著不同的地震震級事件。自古至今，中國大陸內部高震級地震大多集中在距離地面10～25公里深度范圍內，強烈地震在淺于10～15公里層很少發生，在深于25～30公里層面，也很少發生。同時，與地震在垂直方向非常局限相對應的是，強烈地震在水平方向的擴展卻極為廣闊，經常千百公里連綿不絕。強烈地震在分布范圍極廣而深度并不厚的薄殼中發生。這種薄殼結構受力后很容易屈曲變形，其屈曲變形波控制著地震分布地點與地震震級。

記者：您從什么時候開始研究大地層運動？

許紹燮：1980年，我在研究北京周邊地質結構與地層屈曲的關系時，發現華北的地震與西南的地震有一定關聯。地震之間的間隔距離呈現5度～10度，也就是約500公里～1000公里的距離，其大部分地震之間的間隔在550公里左右。由此，我開始考慮并關注大尺度地層與地震之間的關系問題。

記者：您在發現大地層瞬間運動中，還有其他發現嗎？

許紹燮：有的。昆侖山地震研究顯示，地震有前兆。在地震儀的記錄中，2001年11月14日發生主震前的4天，即11月10日，格爾木臺記錄到地層發生過顫震。顫震波形圖與主震圖形驚人的相似，表明它們的動力過程相似，從而應可證明地震具有可預測性。

記者：汶川地震是否也有諸多大尺度的現象呢？

許紹燮：汶川地震也存在著大尺度的證據。從地球上7級以上地震分布情況看，汶川地震分布于各方向地震帶的一個廣大空白交匯點。這讓我想起玻璃的崩裂：當周邊都出現裂紋后，如果繼續用力，其中心點勢必破裂。你知道，地震現象的復雜性在于一個個地震并不十分相同，什么是它們間的普適性或者共性？這不是幾天可以完成的研究。然而，所有研究工作的最終目的是預報地震。雖然地震預報很難、很復雜，但這不意味著可以放棄。中國地震學家前40年鉆進去了，現在可能需要在更加廣闊的視野中探求地震發生的規律。