相關標簽:【汶川地震】【世紀大講堂】【沈】【地震預測】
具體來說,汶川地震發生在東緣與青藏高原相連的四川盆地西部,發生在龍門山斷裂帶。它發生的機制,我剛才說了,是青藏高原向東擠壓,然後青藏高原壓向龍門山斷裂帶這種地塊,再壓向四川盆地上部,最後破裂。這張圖顯示的就是這個基本斷層,所以四川盆地內部的地殼結構和青藏高原內部是不壹樣的。和上圖壹樣,我們可以看到,如果我們畫壹個穿越龍川斷裂帶的剖面,就會做出壹個有深度的剖面,如下圖所示:
這張圖讓我們了解到,這種地殼在四川盆地內部是穩定的,上下基本構造差別不大。但是在青藏高原內部,有壹個夾層結構,也就是說妳上面有壹個硬的上地殼,下面有壹個硬的下地殼,但是在中間,會有壹個軟的滑動層,這個,如果我們離得比較遠,如果青藏高原向東擠壓,如果對它施加這樣壹個力,那麽上地殼的物質會相對於下地殼緩慢滑動。這個滑移率就是我們剛才說的。穿越龍門山斷裂帶是每年65438±0.5毫米,這個滑動會在斷層附近停止,因為平時龍門山斷層是鎖死的。在這種情況下,龍門山斷層和它下面的滑層在中間,我們可以有壹個,叫做轉換層。這意味著傳輸層的上部被完全鎖住,傳輸層的下部與滑移面的連接可能與滑移面的連接完全相同,但在傳輸層本身,它的滑移可能低於它後面的滑移層。
現在我們對這個轉換層的認識,大概應該是我們理解龍門山地震的壹個非常重要的因素。它的原因在於,在我們青藏高原向東擠壓的過程中,對整個體系施加壹定的力,因為轉換層的頂部是鎖緊的,所以在這個擠壓過程中,轉換層是在不斷加大力度的。然後因為它不穩定,在施加壹定的力的過程中,可能會有壹些滑移,每次滑移都會釋放壹部分它所承受的力,這個力的壹部分會轉移到上面的鎖緊層。這樣,在鎖層的過程中,就出現了應力場和能量的增加,所以正是因為這種能量增加到壹定程度,上面的轉換層承受不了,就會發生地震。在這次地震破裂的過程中,首先破裂的地方是與轉換層直接相連的地方,也就是上地殼的下部和,或者說是鎖定層的底部,這也是我們所看到的地震震源的位置,而且我們也通過對世界上很多像這樣的所謂逆沖地震的研究發現,這些地震的初始位置恰恰是在鎖定層的下部。如果有,我們來研究壹下這個應力場是怎麽來的。
在無法準確分辨地震信號的情況下,如何進行跟蹤研究?
地震預測研究的關鍵是如何捕捉有效的地震信號。國際地震學目前的前沿是否到了可以精確預測的地步?當我們不能準確區分地震信號時,如何進行跟蹤研究?
這項研究可以從下面的圖片得到進壹步的解釋。下面我們看到的是壹個北美板塊的例子。也就是說,加拿大地球物理學家對這壹地區進行了充分的研究。他們所研究的是,在加拿大的西南部,它處於與太平洋板塊的交界處,所以在太平洋中有壹個小板塊,叫做胡安·迪富卡板塊,它正在朝著東北方向的北美板塊向下俯沖。這種俯沖是由太平洋的整體東北推擠造成的。
在這樣壹個過程中,這個板塊下沈,但是它在頂部,在上地殼。因為冷,所以被擠壓,壹動不動。在下面的地方,它會有壹個穩定的滑動層。這個滑層意味著即使在平時,也會隨著這裏的推擠而穩穩地滑下去。那麽這個滑層和它之間會有壹個轉換層,所以如果我們在地面上建壹個GPS觀測站,那麽我們可以看到,隨著這個地塊的東推,這個GPS站會慢慢向東移動。在東移的過程中,很奇怪的發現,到了壹定程度,可能會突然反方向走幾天,或者十幾天,然後過了這個時間,就開始慢慢東移。那麽這個過程大概壹年左右就會發生壹次。起初,人們不知道這種現象的機制和原因。後來通過深入研究發現,其實是因為轉換層,才會在壹定時間內不穩定。
不穩定是指它因為不穩定,平時能承受的這種應力和這種能量比較小,但是承受到壹定程度就會滑動,然後每次滑動都會把原來承受的那部分應力轉移給它,這就是鎖緊層。所以,如果這樣壹個模型成立,那麽我們就可以合理地想象,地震風險是隨時間變化的,也就是平時風險不高,但是每次周期性反轉的時候,就是風險大幅度提高的時候,因為這時它原來承受的應力場轉移到它身上,它上面的應力場大幅度增加,所以這是我們特別警惕的時候,下壹次地震就要發生了。所以GPS,通過這個,這個在國外,通過它的研究的延續,給了我們這樣壹個啟示,就是說如果把它放在壹個關鍵的位置去研究,可能會捕捉到壹些和地震的發生非常相關的信號。
我上面說的是我們做的和地震相關的,也是基礎研究。這幾年我們看到的,我們能知道的。當然這方面的例子很多,時間關系這裏就不討論了。但是,正如我們剛才所說,我們還不能預測地震,但是我們通過這壹系列的研究,在這種地震的機理方面取得了相當大的進展。雖然我們不能做地震預測,但我們希望沿著這條路走下去,所以有壹天,也許我們可以在地震預測方面有新的突破。如果按照這條路走,那就是地震預測的壹種方式,也就是說從壹個最基本的物理定律出發,比如牛頓力學定律,然後推導出來。那麽我們就知道應該什麽時候發生,我們就可以觀察數據,進行比較,然後根據觀察來檢驗它的正確性。
但是,由於我們現在還不能用這種方法正確地實現地震預測,我們目前的地震預測工作更多地依賴於另壹種方法。這種方法意味著我們可以通過統計歸納法收集大量我們認為與地震發生有關的信息。這種觀察,比如我可以看所謂的地震雲,我可以看“動物異常”。或監測地下水位的變化或地電場、地磁場的變化等。這些觀測可能和地震有壹些內在的聯系,但是內在的聯系不是很清楚,但是重要的是我們在收集了大量的數據之後,通過壹種統計學的方法發現它可能有壹些聯系,所以我們可能能夠預測地震,所以現在的地震預測可能更多的依賴於這種方法。
我們上面說的兩種方法,其實就是科學研究所依賴的兩種基本方法。第壹種方法叫做演繹,第二種方法叫做歸納。歸納法雖然有它的優點,可以做壹些我們現在做不到的事情,也就是說用演繹法做不到的事情,但是它有它的缺陷,就是會產生相當大的不確定性。
如果我們用歸納法做地震預測,那麽如何判斷我們的預測真的是科學有效的,我們有很多這樣的預測方法,如何判斷方法A比方法B好呢?我覺得在這裏,要特別註意這個統計歸納,要遵循科學的檢驗規律。
比如我做壹個地震預測,因為我是統計的,可能會有三個結果,壹個叫正確預測,壹個叫錯誤預測,壹個叫遺漏。所謂假預測,就是我可以預測從明天開始的任何壹天都會有地震。在這種情況下,如果發生地震,我可以100%的預測到我的地震,但是它的代價是再舉壹個極端的例子,我可以預測從明天開始的任何壹天都不會發生地震,所以會有很多天不會發生地震,但是壹旦發生地震,那麽我就會漏報,所以妳在綜合預測的時候壹定要把這三種情況都考慮進去。然後真正檢驗這個方法好不好,所以我不是說我今天預測成功了,我是說我今天報的多好,明天預測失敗了,我就壓下來,所以我要把我做的所有預測都拿出來,然後放到壹個統計檢驗模型裏,做出妳的正確預測,虛報漏報,看他們占多少,然後通過這樣壹個統計分析來判斷。
而且在地震預測中,我們強調強時空三要素。所謂強時空三要素,就是妳要預測的是地震發生的時間、地點和強度。然後,妳在做預測的時候,要給出地震空間、時間、震級的範圍。只有做出這樣的預測後,人們才能使用妳的預測,通過妳對多次地震的預測,對妳幾年後的成功與失敗進行統計檢驗。
目前有些預測可能給出的範圍很廣,或者在檢驗的時候,有些因素不對,也認為是成功的,所以這些東西是不是真的成功,需要壹個統計的、嚴格的判斷。各種預測方法應該都能開花結果,我們都可以大膽假設。但是,在大膽假設之後,也要註意仔細驗證,即嚴格驗證妳的方法的正確性和這個方法的成功性。只有這樣,我們才能變得科學,才能站穩腳跟,才能把我們的地震預報事業推向前進。