对地震预测有关问题的看法*

陈学忠

（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

对地震预测有关问题的看法*

陈学忠

（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

文中对地震预测的一些问题提出了看法，认为影响地震预测的诸多因素中，最为关键的问题在于地震成因。利用新的观测技术，发展新的地震成因理论，或将成为地震预测研究取得突破性进展的必经之路。

地震预测；地震成因

地震预测一直是大家关注的地震领域的焦点问题之一。2008年5月12日四川汶川8.0级地震后，地震预测再一次吸引了媒体和公众的眼球。关于地震能不能预测的问题，在业界也争论不休。笔者也身不由己地思索着地震预测的某些问题。

1 地震的可预测性

地震能不能预测，各人自有看法，自有道理，目前在地震界仍然没有取得一致的认识。在医学界，对一种疾病，在没有搞清楚病因的情况下就断定说这种病能治或不能治，都是轻率的。尽管大家都知道板块构造学说和弹性回跳理论，而且深信不疑，但实际上地震成因问题并没有解决。

“汶川地震发生之后，地质学家给出了这次地震孕育与发生原因的解释，认为由于印巴板块对我国大陆由南向北推挤，引起青藏高原相对华南地块在南半部向东北，在北半部向南东位移，导致龙门山断裂带上应力积累的结果。这种宏观的解释远远不能回答为什么在2008年5月12日在汶川发生8.0级地震，更不能明确回答下一个地震将发生在何处、震级有多大、何时发生等地震预测的基本要素”［1］。因此这种解释远远不能满足地震预测的需求。

在地震成因问题没有解决的情况下，不可能知道地震究竟是可以预测的还是不可以预测的。这里的预测是指物理预测，并非我们现在进行的经验预测。物理预测是指在地震成因清楚的情况下，根据某个或某些物理量的变化与地震发生之间的关系，对地震发生进行的预测。而经验预测是在地震成因尚不清楚的情况下，根据某些与地震关系不清楚的物理量的不同于正常动态变化的形态，与地震发生之间进行统计对应分析，或根据地震自身的活动规律进行统计分析而进行的预测。但凡与统计有关的结果，都受到统计样本的影响，都存在统计上的偏差。根据经验预测，有时也能成功地预测一些地震，但是成功的少，失败的多。所以就有人用曾经成功预测过地震的例证来说明地震是可以预测的，也有人用地震预测失败的例证来辩驳说地震是不可能预测的。实际上他们所指的是统计上的经验预测，而非前文所指的物理预测。还有人利用某种物理模型，将地震与其类比，来说明地震是不可预测的。具有代表性的恐怕就是将地震孕育系统比作混沌系统、比作“沙堆”了。但是地震系统是混沌系统吗？是沙堆吗？这样类比的前提就可能有问题，所得结论的正确性就很难说了。

一种比较能被接受的观点是：地震是可预测的，但是很困难。“困难主要在以下几个方面：地球内部的‘不可入性’、大地震的‘非频发性’、地震物理过程的‘复杂性’”［2］。由于地球内部的“不可入性”，“我们对地震的孕育与发生环境、条件与过程了解很少，目前的地震前兆观测绝大多数是在地壳表面与地壳表层（几百米）范围内进行的”［1］；由于地震物理过程的“复杂性”，我们没有确切地了解到地震孕育与发生过程中发生了什么样的物理化学变化并将发出什么样的前兆异常信息［1］；由于大地震的“非频发性”，“使我们经历的地震太少，对地震活动规律认识不足”［1］。这些困难也反映了我们还没有把地震成因弄清楚的事实；这些困难使得我们还有许多不清楚的问题。既然是这样，怎么就能断定说地震是可预测的呢？

笔者认为，目前在地震成因还不清楚的情况下，对地震是否能预测不要过早下结论，应当把主要精力用在地震成因的研究上。地震是人类面临的严重自然灾害之一，研究地震，进而预测地震的发生是人类与大自然斗争的一个方面，是造福于人类的伟大工程，值得我们为之而努力，为之而奋斗，为之而奉献。尽管我们还不知道地震能否预测，但弄清楚这个问题，本身就是对人类的一大贡献。

2 地震前兆

严格说来，地震前兆必须满足两个条件：一个是近源性；另一个是唯一性。前者是指前兆出现在震源区或其临近区域内，后者是指前兆出现与地震发生之间的关系是唯一的、一一对应的。这样的前兆目前尚未发现。我们目前所观测到的异常是某个观测量的不同于其正常动态变化的某种异常变化形态。观测发现，在强震前这种异常变化往往不出现在震源区，而出现在远离震源区的外围地区，强震发生之后往往也会出现这样的异常。我们一般把出现在震前的异常称为地震的“场兆”，而把地震之后出现的异常称为“震后效应”。“场兆”和“震后效应”这样的名称背后并没有什么特别的物理依据，只是它们在时间上出现的迟早不同而已。如果是出现在震前，就具有“场兆”的身份，若出现在震后，就被当成“震后效应”。目前尚难区分前一次地震的“震后效应”与后一次地震的“场兆”，其原因在于“场兆”与“震后效应”没有本质的差别，往往是“场兆”与“震后效应”相互混杂在一起，使得异常与地震之间的关系复杂化。我们将异常进行这样的分类，完全是出于预测地震的目的，只是从时间顺序上去考虑地震与异常之间的关系，并未从机理上去考虑异常出现与地震之间的关系。如果换个角度来考虑异常与地震的关系，把异常与地震看作是同一个原因（某种地球动力过程）引起的不同的结果，可能更容易理解异常与地震之间复杂的关系。用同一过程所引起的一个结果去预测另外一个结果的出现，碰巧了也会成功。

综上所述，目前我们进行地震预测时所用的异常与地震之间可能没有因果关系，或许是同一种地球动力过程所引起的不同的结果。严格来说，这样的异常对地震是没有预测能力的。但是，如果某类异常与地震之间的关系经过了严格的统计检验，这样的异常对地震具有统计预测意义。否则，只能在碰巧的情况下，才可能成功预测地震。因此，沿袭目前这种地震预测研究和实践的思路，对地震预测发展的贡献是很有限的。

3 一种可能的地震成因

发展新的地震成因才是突破地震预测的关键。在这个过程中，要勇于“扬弃”［3］，“扬弃”在科学发展进程中起着重要的作用。“扬”指发扬那些正确的、对地震预测有用的理论或思想；“弃”是指舍弃那些没用的、甚至是错误的东西。对地震预测来说，“弃”可能比“扬”更重要。弃什么、扬什么同样是很重要的。弃了不该弃的或扬了不该扬的，都可能使地震预测研究走弯路，甚至会阻碍地震预测研究的发展。

我们对地震成因的认识主要是建立在弹性回跳理论和板块构造学说的基础之上。传统的观点认为，地震或者是地壳岩石在构造应力的作用下产生破坏或者是已有断层错动所致。在地震发生之前，震源区应有应力和应变的显著增加，有应变能积累过程。在这个过程中可能出现某些异常变化，这些异常变化就作为用以预测地震的“前兆”，成为我们捕捉的目标。尽管“断层错动或岩石破裂”这种地震成因的认识有许多实验和理论研究结果作为基础，但是地震是否就是或唯一地是像我们所认为的那样是断层的错动或岩石的破裂所致呢？数十年来，我们深信不疑地，一直在执着地沿着这个线索展开对地震预测的研究，可收效甚微；我们沿着这个线索，发展了各种地震孕育和地震前兆模式，如硬化模式、扩容模式、包体模式、裂纹串通模式、组合模式、红肿模式等，企图解释或预期一些地震前兆现象，但至今未能找到可靠的前兆，是什么问题呢？是科学技术水平低吗？现在的科学技术水平与一百年前弹性回跳理论问世时的科学技术水平和板块构造学说问世时的科学技术水平相比，都已经发生了天翻地覆的变化。尽管我们入地无门，但人类现在已经可以遨游太空，到月球上去，到火星上去。今天的科学技术已经相当发达，已经发展到一个相当高的水平，但地震预测研究所取得的进展却不甚明显，发展却十分缓慢，甚至是停滞不前。“入地无门”可能是影响地震预测研究的障碍之一，但问题是解决地震预测是否一定要“入地”呢？在地表、在空间所进行的观测就一定不能解决地震预测问题吗？笔者认为，百年来地震预测之所以未能取得突破性进展，根本原因不在于科学技术，而是在于我们对地震成因的认识问题上，我们认为的地震发生的原因或机理可能与地震发生的真实情况相差很大，甚至存在根本性的差别。岩石力学实验表明，一块岩石标本，当给其施加的力达到一定程度时就可能破坏，我们正是把这个破坏当成了地震的发生。对于静止的岩石标本，其破坏的发生只有在力的作用之下才有可能。如果岩石标本是运动的，具有相当的速度，情况就不同了。当一块运动的岩石标本与另一块岩石标本相撞时，在两块岩石接触地带也可以发生破坏，这样的破坏同样可以被当成地震的发生。地震发生在地壳内，由于地球自转，地壳岩石不是静止的，而是运动的，所以从运动的观点来考虑地震成因可能更接近真实情况［4］。

4 结束语

地震预测未能取得突破性进展的根本原因可能在于我们对地震成因的认识与地震发生的真实情况之间尚存在根本性的差别。有迹象表明，地震的发生可能是由于地球自转速率变化导致不同质量的岩石圈块体之间的相互作用所致。如果是这样，发展新的观测技术，在弄清楚各块体边界的情况下，研究块体之间的相对运动与地球自转速率变化之间的关系，研究块体之间发生“预接触”时引起地震活动异常和一些地球物理异常现象，可能才是地震预测取得实质性进展的突破口。

板块构造学说是在大陆漂移学说、海底扩张学说的基础上发展起来的。在大陆漂移学说里我们可以找到地球自转的踪迹，海底扩张学说却不能解释地球表面最长的山脉————大洋中脊为什么是沿经向的。

大陆漂移学说认为：大陆漂移有两个明显的方向性：一个是从两极向赤道的离极运动，是由地球自转所产生的离心力引起的。东西向的阿尔卑斯山脉、喜马拉雅山脉等，就是大陆壳受到从两极向赤道的挤压的结果。另一个是从东向西的运动，是日月对地球的引力所产生的潮汐（摩擦力）作用引起的。美洲西岸的经向山脉如科迪勒拉山脉和安第斯山脉，就是美洲大陆向西漂移受到硅镁层阻挡，被挤压褶皱形成的；亚洲大陆东缘的岛弧群、小岛，是陆地向西漂移时留下来的残块。实际上，第一个方向是由地球自转引起，第二个方向是由地球自转速率变化引起，只是在那个时候没有注意到而已。

大洋中脊，或称洋脊，指海底纵横绵延的山脉，总长度可达65000 km，是地球上最长的山脉。其中最典型的为大西洋中脊，它与两侧大陆平行延伸，从北到南沿经向，略呈S形；有些海底山脉并不在大洋的中间，一般称为海岭，如东印度海岭，沿东经90°；又如太平洋东部的海岭，没有明显的中央裂谷，也不甚崎岖，称为太平洋中隆，也沿经向。这些沿经向的海底山脉，正如美洲西岸的经向山脉一样，其形成实际上是与地球自转速率变化有关的。

（作者电子信箱，陈学忠：cxz8675＠163.com）

［1］车用太，刘成龙.汶川地震后关于地震预测问题的再思考.国际地震动态，2008（10）：1-6

［2］陈运泰.地震预测要知难而进.求是，2008（15）：58-60

［3］陈章立，李志雄.严重的挫折重要的启示——汶川8.0级地震引发的对地震预测研究的某些科学思考.地震，2008，29（1）：182-191

［4］陈学忠，赵晓燕，李艳娥，等.从2008年5月12日四川汶川地震看地震的成因.防灾科技学院学报，2009，11（2）：7-12

Some Viewpoints About Earthquake Prediction

Chen Xuezhong
（Institute of Geophysics，CEA，Beijing 100081，China）

Some viewpoints about earthquake prediction are presented in this paper.Among the various factors of influence over earthquake prediction the most key problem could lie in the causes of earthquakes.The new observation techniques could be developed for investigating the new causes of earthquakes.Maybe this is the only way leading to breakthroughs in the earthquake prediction research.

earthquake prediction；the causes of earthquakes

P315.1；

A；

10.3969／j.issn.0235-4975.2010.02.004

2009-06-06；

2009-12-04。