总结经验 不断前进

李方全

(中国地震局地壳应力研究所，北京 100085)

总结经验 不断前进

李方全

(中国地震局地壳应力研究所，北京 100085)

作为1966年邢台地震及1976年唐山地震的亲历者和见证人，作者介绍了在这2次地震中的亲身经历和所做的工作；通过参与这2次地震工作，总结了一些工作感悟及对地震预报工作的一些思考。

邢台地震；唐山地震；地震预报；地应力测量

0 引言

1966年邢台地震已过去50年，1976年唐山地震也过去了40年。作为这2次地震的亲历者及见证人，笔者想将这2次地震中的一些经历及所做的一些工作、工作中的一些感悟及对地震预报工作的一些思考，提供出来供大家参考。

1 我国第一个地震预报地应力观测站——邢台尧山站的建立

尧山是突起在邢台平原地区中的一座小山，走向大致呈北40°东，其北与茅山一脉相连。为了观测地壳构造运动所引起的地应力变化，探索地震预报的途径，我们在尧山建立了地应力观测站。

1966年3月8日邢台地震发生后，为了不失时机，我们于3月13日赶赴尧山，在尧山山脚下打了一个1.6 m的浅孔。在浅孔中，贴紧孔壁放置了3个不同方向的压磁应力计，开展地应力变化观测。同时考虑到浅孔受地表干扰因素影响较多，反映的情况可能较复杂，于是同时准备了1个100 m左右的深孔。从浅孔的实际观测结果可以看出：地应力测值的变化与地震发生的时间、震级有一定程度的联系。例如：邢台1966年3月22日7.2级大震前，从3月20日开始，发现应力曲线一直下降(曲线下降表示应力值增加)，起初认为这可能是因为蓄电瓶电压不足引起的，可是换了电瓶以后曲线仍然下降，直到3月21日仍然如此。可是当曲线平稳并开始上升(曲线上升表示应力值变小，应力释放)时，7.2级地震发生了。在后来的观测中发现，邢台地区4级以上的地震，震前观测曲线都有所反映。

从武空同志发表在中共中央国家机关工作委员会主办的刊物《紫光阁》1998年1月1日出版的第一期，题为《周恩来在邢台地震的日子里》的文章中，可以从侧面了解到一点当时的情况[1]。他说：“1966年3月河北邢台发生了强烈地震，当时我正在国务院秘书厅办公室工作”。“3月8日晚，总理在召集国家科委及有关部门负责人和专家的会议上提出要开展地震科研工作，从邢台地震想到全国，抓住这次地震，着手研究地震预测、预报问题。地质学家、地质部部长李四光认为地震预报是可以探索的。周总理非常赞赏，勉励大家发扬独创精神，努力突破这个科学难题”。在周总理批示的激励下，广大地震工作者以高昂的热情奔赴灾区，投入地震科研工作。李四光部长也组织了一个地质考察队，派往灾区。考察队在隆尧尧山地区建立了一个地应力观测站，并和北京建立直接电话联系，把地应力变化情况绘成曲线图，监视震情的变化。为了保密，他们不在电话中讲震情，只讲曲线变化。根据总理指示，我们还把这个地应力观测曲线变化的说明登在国务院秘书厅编印的《简讯》上，并报送给中央。就在3月下旬的一个晚上，我正在值班，突然收到了地应力观测曲线下降的密报，便马上送到总理办公室。同时震区的一些其他网点也报告了一些异常的信息，表明今夜有发生强震的可能性。

后来我们得知，总理和李四光部长研究后，确定在震区发布预报，而当晚果然在老震区发生了6级多的强震。这次预报实际上是我国第一次尝试发布的地震临震预报，它的成功给予地震科学工作者巨大的鼓舞。

我们到尧山开展地应力观测时，李四光部长一再告诫我们：这一工作刚刚起步，没有经验，一定要特别谨慎小心，重要的是要努力搞好实测工作。我们每天将地应力变化的测值直接通过电话和电报上报到部长办公室。李四光部长每天亲自研究地应力变化图，分析震情，并用专用电话指导我们工作。他还不顾77岁高龄且身体带病，在百忙中于4月20日亲自来到地震现场，到尧山地震台及尧山地应力观测站进行考察。

当时，各级领导对尧山地应力观测站的工作都非常关心，很多高层领导都到尧山站来考察过工作。我记得国家科委的韩光、武衡、于光远、范长江，中国科学院的秦力生、杜润生、裴丽生、卫一清等都到过尧山地应力观测站[2]。

2 1976年唐山大地震的地应力测量

1975年海城7.3级地震后，我们到海城地震区的海城和营口进行了原地应力测量。海城处于郯庐断裂带上，1976年我们原计划沿郯庐断裂带往南进行地应力测量，以了解郯庐断裂带南段的现今活动性。由于邢台地震已经10年，于是1976年5月我们首先在隆尧尧山进行了原地应力测量，以了解邢台地区10年来地应力场有什么变化；然后再沿郯庐断裂带去山东、江苏、安徽等地进行原地应力测量。1976年6月初我们完成了尧山的应力测量后，正准备南下山东时，得知华北地区，特别是唐山地区观测到很多异常，认为有发生大震的危险。于是我们便放弃了南下郯庐断裂带的测量，返回三河队部准备赴唐山地区进行原地应力测量，探索唐山发生大震的危险性。因为5月29日云南龙陵发生了7.4级大震，队上正组织人员赶赴龙陵进行地震地质考察和原地应力测量，所以测量设备和器材就尽量先满足龙陵地应力测量的需要。由于另外准备加工测量设备和器材需要时间，故一直到7月12日才奔赴唐山附近的滦县开展测量工作。

2.1 震前的应力测量工作

唐山地区那么大，我们为什么将测点选在滦县呢？

1967年10月20日，李四光教授在国家科委地震办公室研究地下水观测的会议上指出：“如若构造活动很强烈，挤压到最后可能来个大的地震，影响整个构造带。因此，我们应向滦县、迁安东西向构造地区做些观测工作。如果这里也在活动的话，那就很难排除大地震发生”[3]。根据这一意见，我们将测点选在了滦县城北榆山脚下靠近滦河边的园艺场。

我们于7月12日赶到测点，第2天就开始钻进。汽车钻机的机长是一个经验丰富、技术熟练的老机长，可是钻着钻着钻孔就钻斜了。我们移动了钻孔位置，又钻斜了。后来又移动了几个位置，调整了多次，仍然如此。直到7月28日唐山大震以前，钻孔都未准备好，也无法进行地应力测量。然而7月28日唐山大震后，钻进马上就正常了，很快就取得了地应力测量数据。回想起来，这不能怪老机长技术不好，操作不当，可能大地震前那一段时间，这一带的地壳就一直在缓慢运动着，地面本身就在变动。因此，钻机的平台调整水平了，可是不久又变动了。

7月25日接到队上通知，说局里要接待一个日本地震代表团，要我赶回队里参加接待工作。当天傍晚，赵仕广和毛吉震还有四川省地震局来学习的邹定元发现测点附近的小树林里有很多青蛙，很好抓，一会就抓了一大桶。他们买了点酒请我，说明天(26日)你就要走了，就算给你饯行吧。说来也怪，此后这里再也没见过多少青蛙了，这不是明显的大震前的动物异常吗？

从1976年8月到10月我们在滦县和唐山共进行了3个钻孔的原地应力测量，取得了很好的资料，遗憾的是没有取得唐山大震前的资料[4]。

2.2 大震区的地应力状态

大震区地应力状态的研究对地震预报有着重要的意义，特别是对大震区震前、地震过程中以及震后地应力状态的了解，有助于我们认识地震孕育、发生、发展的整个力学过程。

大震后地震区附近应力状态的特点：我们将唐山、海城、龙陵、邢台等几个大震区震后的原地应力测量结果进行综合对比分析，发现大震后地震区附近的地应力状态有以下特点：

1)地震后震中区测得的应力值比其周围地区测得的应力值低。如唐山低于滦县，海城低于营口，潞西低于道街，震中外围区的测值比震中区高1倍左右。

2)离震中较远处测得的最大剪应力值为震中区的2～3倍。

日本京都大学的田中丰教授认为，震后震中区附近应力值比周围地区应力值低的测量结果，有力地证实了关于应力降的看法。并指出：根据资料，海城地震的主应力降是4.8 bar(0.48 MPa)，其前震平均应力降是70 bar(7.0 MPa)，余震应力降是15 bar(1.5 MPa)。假如原地应力测量测得的营口—海城的应力差反映了应力降的变化，那么根据地应力测量所得出的剪切应力差计算出海城地震应力降为14 bar(1.4 MPa)，可以说有良好的一致性[5]。

3)地震后不久，在震中区测得的最大主应力方向与区域构造应力场的方向有较大的偏离。经过一段时间的调整后，最大主应力方向又与区域构造应力的方向一致起来。如1976年唐山大地震后在唐山市凤凰山公园测得的最大水平主应力方向为北47°西，与区域构造应力的方向，即NWW到近EW向有较大的偏离。而1978年又一次在同一地点测量，最大主应力方向变成了近EW方向(北89°西)。邢台地震也有类似情况：1966年大震后测得的最大水平主应力方向为北54°西，1976年再次测量时变成了近EW向(北87°东)。似乎这2次地震震中区的最大水平主应力方向，在地震过程中都顺时针转动了大约40°[6]。日本1995年1月发生的兵库南部(又称阪神地震)7.2级地震后，震中区附近的平木，最大水平主应力方向逆时针旋转了35.8°，宝殿测点测得的最大水平主应力方向逆时针旋转了25°[7]。然而在非震中区的其他测点，如北京市顺义县的吴雄寺测点多年来重复测量的结果显示，最大水平主应力的方向变化不大[6]。

3 发扬李四光地震预报的科学思想

3.1 地震是可以预报的

1966年邢台地震后，周恩来总理问地震能不能预报时，李四光同志独排众议，认为地震是可以预报的。李四光认为：“地震的发生，绝大部分在地球的表层。……根据这个事实，指引我们注意到地球表面的构造问题，地震是在有特殊构造形态的地带(或地区、地点)发生的。根据实际材料的分析研究，地震震中集中在构造带上、构造带转折或彼此交叉的地点，所以进一步着手调查研究地球表层发生构造现象的地带(地点)，应当首先着眼抓这些地方”。他还明确指出：“地应力的存在和地应力的变化与地震有密切的关系。……地应力应该是存在的，而且地应力变化到一定程度才产生地震。地震之所以发生，是地壳某地点岩体或岩层剧烈形变，这个形变总得有力的作用才有可能发生。我们很难设想，这个力来自几百分之一秒这一个瞬间，它总是有一个逐步加强的过程，即积累的过程”[8]。

3.2 地震预报的关键是抓住地应力的变化过程

李四光认为：“地壳从开始形成以后又发生运动并形成各种构造，这是一个事实。从这点出发，我们进一步追究一下，地壳为什么发生运动呢？物体要发生运动，也要发生位移，必须有力的作用，即构造活动必须有应力的作用。现在看，这个力是有大小的，有方向的。自然界任何事物的变化，总是有个过程的，因此从构造活动的内因——地应力的活动来说，也是有一个过程的。在岩石不能承受那样大的地应力的情况下，就要发生形变，以致断裂，产生震动，这就是地震，是一次飞跃的质变。如这个看法是正确的，那我们就应该很好地去测量应力的变化，抓住这个变化过程，是解决地震预报的关键”[9]。

李四光还进一步指出：应该从地质构造的角度来研究地震问题。为了查明强烈地震带的分布规律和每个地震带可能达到的烈度和频率，首先要对有关地区详尽地进行地质调查工作，特别要查明具有活动性的断裂带的性质、分布规律和延伸范围，同时，要尽量收集历史地震资料，加以综合分析，并根据这些地震资料和震中分布，研究构造体系和地震的关系；第二，围绕现今还在活动的断裂带，进行精密大地测量、微量位移测量、原地应力测量，并设置地震观测网，进行微观和宏观的地震观测工作；第三，对上述观测资料进行综合分析，分析现今应力分布的情况和活动的方式，从而明确它们和当地地震的关系，并确定震源所在和它们的分布范围。这样，就有可能进一步推测今后地震的发展趋势。

李四光还以为：一般地震几乎都是构造地震，构造地震起源于构造运动，要有一定的力量推动岩石才能发生构造运动。在岩石具有一定弹性的条件下，只有当这种力量(地应力)增强到超过岩石的强度极限时，岩石才会产生破坏而引起地震。根据上述理由，认为在一个构造上互相联系的地区中，选择适当的地点，观测地应力加强的过程是探索地震预报的比较可靠的途径之一。这为地震预报研究开辟了新途径[10]。

李四光教授关于地震地质中地震预报方面的重要观点和思想主要包括：地应力变化与地震密切相关；地震活动带中也存在相对安全的地区(“安全岛”理论)；地震地质调查是地震预报的基础；地震是可以预测的，地应力变化的过程是地震预报的关键。他的“安全岛”理论及地震预报思想至今仍有着十分重要的理论意义和现实意义。长期的科学实践告诉我们，对于地震地质和地震预报的研究来说，一个正确的指导思想和科技路线，是十分重要的。

4 结语

本文根据我前几年写的几篇文章综合整理而成，介绍我在邢台和唐山这2次大震期间所做的工作及工作中的认识和体验，供大家参考。

邢台地震50年来，我国各方面都有了飞速的发展，地震事业也发生了巨大的变化。随着我国现代科学技术的发展和进步，地震科学研究逐步深入，地震监测手段成倍增加，仪器观测精度大大提高，以往工作中存在的某些困难将变得容易克服。只要我们好好总结经验，不断前进，相信地震预报这个世界难题的解决，将会不再遥远。

[1] 武空．周恩来在邢台地震的日子里[J]．紫光阁，1998(1)：31-32．

[2] 李方全．李四光与邢台尧山地震台[J]．震苑晚晴，2010(3)：21-24．

[3] 李四光．论地震[M]．北京：地质出版社，1977:153．

[4] 李方全．1976年唐山大震的地应力测量[J]．地壳构造与地壳应力，2010(1)：34-36．

[5] 田中丰，斋藤敏明．应力解除法地壳应力的测定[J]．地球，1980，2(9)：630-647．

[6] 李方全，孙世宗，李立球．华北及郯庐断裂带地应力测量[J]．岩石力学与工程学报，1982(1)：73-86．

[7] Tanaka Y K，Fujimori S，Otsuka．Prediction of Large Earthquake Occurrence based on Measurements of Crustal Stress and Observations of Changes in Crustal Stress and Strain[J]．Earthquake，1998，50(Supplement)：201-208．

[8] 李四光．地震地质[M]．北京：科学出版社，1973：38．

[9] 李四光．地震地质[M]．北京：科学出版社，1973：37．

[10] 李方全．发扬李四光地震预报的科学思想[J]．地质力学学报，2011，17(1)：74-78．

Sum up Experience and Go Forward

LI Fang-quan

(The Institute of Crustal Dynamics, CEA, Beijing 100085, China)

As one of the participants and witnesses of the 1966 Xingtai earthquake and the 1976 Tangshan great earthquake, the author introduce his personal experience and work during the two earthquakes, summarizes some work feeling and some thinking about earthquake prediction.

Xingtai earthquake; Tanshan great earthquake; earthquake prediction; geostress survey

2016-08-03

李方全(1938—)，男，四川宣汉人，研究员，主要从事地应力测量及构造应力场研究.E-mail: fangquan_li@hotmail.com

P316

A

1003-1375(2017)01-0081-04

10.3969/j.issn.1003-1375.2017.01.014

李方全．总结经验 不断前进[J]．华北地震科学，2017，35(1):81-84.