“海归”地质专家倪四道教授谈地震

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  倪四道博士,长江学者特聘教授,获中国科学院引进海外杰出人才计划、国家杰出青年科学基金资助。1993年毕业于中国科学技术大学,获地球物理学士学位,1996年获中科大地球与空间科学系地球物理硕士学位,2001年毕业于美国加州理工学院地质与行星科学系,获得博士学位。现任中国科学技术大学地球与空间科学学院地球物理学教授、博士生导师、中国科学院壳幔物质和环境重点实验室副主任,《应用地球物理》英文版编委,国际科学院组织自然减灾项目专家组成员。
  说起“5·12”汶川大地震,人们更多的是感到哀恸、惊恐,亲历地震的人们至今仍无法从那段灰暗的记忆中平复。支援灾区的工作在紧锣密鼓地进行着,与此同时,对于地震的疑问,也在大众心中久久盘旋不去。那么,地震发生的机理到底是怎样的?它有什么特点?地震可以预测吗?对于这一系列问题,我们有幸请到地质专家倪四道教授为大家作一一解答。
  
  比唐山大地震还要强烈2~3倍
  
  记者:这次汶川大地震影响之大、波及之广我们有目共睹,不禁让人回想起30年前的唐山大地震,相比较而言,这次地震有什么特点呢?
  倪四道:这次地震无论从强度、影响范围,还是从破坏力而言,都比唐山大地震严重。这次地震的破裂长度将近300公里,而唐山地震只有100多公里。汶川地震的影响范围在250×40平方公里内,破坏是非常严重的。
  记者:之前有人将唐山大地震造成的影响比作“400颗广岛原子弹在距地表16公里的地壳中猛然爆炸”,那么,此次地震所造成的影响怎样呢?成因又是什么?
  倪四道:汶川地震的影响是上次地震的2~3倍。唐山地震时,京、津的影响都不是太大;而这次,离震中很远的西安、甘肃等地,都发生了伤亡。汶川地震发生在青藏高原的东南边缘,川西龙门山的中心,位于汶川一茂汶大断裂带上。成因就是印度板块向亚洲板块俯冲,造成青藏高原快速隆升。高原物质向东缓慢流动,在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压,遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡,造成构造应力能量的长期积累,最终在龙门山北川—映秀地区突然释放。
  记者:之后的余震为什么次数那么多且程度强烈呢?
  倪四道:从统计学角度来说,大地震发生过后总会有余震,这是必然的,且震级越大,余震越强、越多。比如,8级大地震过后总要发生6级余震5~10个,5级以上的100~200个,4级几百个,以此类推,当然,3级、4级不足以造成影响。这次地震也不例外,它对当地的地质结构造成一定影响,余震其实就是地质结构重新调整的过程,以恢复到平衡状态。
  
  中国的地质情况难以下结论
  
  记者:有人提出我国地质已进入不稳定期,是这样吗?
  倪四道:历史上曾有这么一个说法,由一些老专家提出,即中国有若干个活动期,比如说,在某个300年内地震频发,接下来平静500年,过后历史又会重演。这个说法是否属实,难以下结论,因为人类有记载的历史非常短,仅仅几千年。
  记者:真是有这么一个规律?
  倪四道只是推测。以我国近年来的地质情况来看,众所周知,30年前唐山发生7.6~7.8级地震,而当年云南西部龙陵县也发生了地震,同样的震级;1988年,云南澜沧和耿马分别发生了7.6级和7.2级地震。1976年以来,我国7级以上地震是相对比较集中的。再以9级以上地震来说,在上世纪60年代,世界上接连发生3次,之后平静了40年,直到2004年12月26日印度尼西亚海域发生里氏9级地震并引发海啸。看起来,它似乎有连串、扎堆的特性,但是人类研究地震的历史尚短,这种规律是否存在还有待探索。
  记者:目前我国地质总体情况如何?
  倪四道:中国地震局掌握着这方面最全面的资料,他们每年都会召开一次大型会议,对全国地震形势进行判读以及评估,对来年可能发生地震的地区、时间、程度作预估。
  
  震后快速预警可极大地避免伤亡
  
  记者:早在2005年,您与外籍合作者研究并找到海啸早期预警办法,可在地震发生后的25分钟内确定地震的破裂长度和持续时间等基本参数。这种办法能否为地震预测提供帮助呢?
  倪四道:预测和预警不同。预测是在地震尚未发生之前告诉人们地震可能在哪里、何时发生;而预警是地震发生之后,利用最近的地震台快速确定地震的基本信息,在地震波还未到达该地时,告知人们做好防御工作。以此次汶川地震为例,地震波从震中映秀到北川有一次比较大的能量释放,然后到达青川又有一次,前后跨度200多公里,耗时100多秒。若事先建立预警系统,就可在地震扩散过程中及时提醒其他地区公众及时躲避,且离震中越远做准备的时间越长。青川离震中200公里左右,期间可实施不少预防措施,以将损失降到最低。海啸预警较地震预警而言是比较容易的,因为地震的发生才引起的海啸,它的速度相当慢,与民航飞机的速度相当;而破坏力极强的地震波传递速度为每秒2~3公里,100公里外的地域在短短十几秒内就会受到波及。
  记者:这种预警系统的使用情况如何?
  倪四道:日本、土耳其、美国加州部分地区、墨西哥和我国台湾省都已相继建立了地震预警系统,一些系统已经过地震考验,积累了经验。其中,日本在这方面的工作进展得非常好,而我国缺少这种系统。现代通讯技术很发达,该系统就是在地震波传递的过程中,打个时间差,在地震波还未造成伤害之前先行告知公众。其应用范围很广泛,比如,正在运行的地铁可及时停运,以免造成人员伤亡;正在作业的工厂可及时封锁生产链,以免造成毒气泄漏;政府可通过自动装置,暂停煤、电、水的总供应,以免火灾等次生灾害发生;正在手术的医生可及时处理病患;正在上课的教师可及时组织学生疏散……由于此种观念是新近提出的,我国的工作重心还不在这方面,但我相信以后会很快做起来。
  记者:与美国、日本等发达国家相比,我国除了缺少地震预警系统,还有哪方面的不足?
  倪四道:实践经验。其实我国的地震研究理论已达到一个相当的水平了,主要是经验不足。但是我们可以借鉴发达国家的经验,组织相关人员大力研究、实施。以现有的理论和技术基础,在震前、震中和震后3个阶段中,减少灾害损失都大有可为。
  记者:曾有媒体报道,您大力呼吁国家紧急建立地震预警系统。那么,若真正建立时,该从哪方面着手?
  倪四道:我国要建立预警系统,地震监测台站密度还不太够。目前,我国西部地区台站密度比较小,做起来难度大,需要再加密。首都圈台站密度比较大,做起来容易些。我国硬件设施还不错,如果行动起来,有望在几年内把预警系统所需的监测硬件搭建起来,而且地震监测仪器的相关技术也一直在发展。现在很多人提出可以把地震监测仪的成本做得更低,甚至在笔记本上设传感器,这样监测仪将变得更小型化、经济化。此外,能否把确认地震参数的时间再缩短、精度再提高,仍然是个亟待解决的难题。   
  毕生致力于地震研究
  
  记者:您曾经留学于美国加州理工学院,您所了解到的美国地震学研究以及国际合作情况是怎样的?
  倪四道:美国加州理工学院的地震学研究历史悠久,里氏地震规模就是于1935年由两位来自该学院的地震学家共同制定的。再加上加州南部地震频发,所以基础资料多,利于研究。此外,世界上赫赫有名的地震学专家Hiroo Kanemari亦供职于该院,他曾为地震学研究作出过重要贡献,此次他也大力呼吁中国应尽早建立地震预警系统。先前提出的海啸预警办法也是我和一些加州理工学院的老师们合作的成果,现在我们仍就地震方面进行合作与研究,比如相关参数的确定。此次地震发生的过程亦在我们的研究范围之列。
  记者:您在大学本科时就进入了地球物理研究领域,您是受什么影响而进入这个领域的呢?
  倪四道:开始读本科时,我进了一个比较特殊的班级,叫做教学改革试点班。我们初期不划分专业,接受的是通才教育,数学、物理、化学样样都学,到第三年底开始选专业。当时读过著名报告文学《唐山大地震》,觉得地震领域还有很多未解之谜,就毅然地选了地球物理专业,决定了自己此后的研究道路。
  记者:您在中科大任教这么多年了,您所了解到的该领域的人才走向是怎样的?
  倪四道:在中科大以及北大,每年地球物理专业的本科毕业生中会有三分之一的人出国留学,他们多会念完博士课程,毕业后可继续作相关研究,也可进入石油公司、矿产公司,也可专门作地震灾害评估。在国外,地震灾害评估这一行业颇受重视,其应用范围也很广泛。
  记者:目前的研究是关于哪些方面的?
  倪四道:除了本科生,研究生教学之外,我所作的研究分为两大类,其一是大地震震源快速确定,与地震预警、海啸预警密切相关;其二是地球内部结构的研究,包括地球内部的运动机理、地震的产生等。
  此次汶川地震发生后,本就身兼教学、研究两大重任的倪四道教授可谓忙上加忙。他积极参与地震专家委员会,投身于地震成因的分析工作,为灾区救援工作建言献策。此后不久,他又在中国科技大学开展了一次名为“汶川—北川—青川大地震”的科普报告,面向广大师生,备受社会各界关注。他说,能够多多推广地震知识、消除大众心中的疑虑是他的义务。
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