趣味地震学（27）：近代地震学在中国的起步＊

冯 锐

（中国地震台网中心，北京 100045）

万事开头难，每门科学都是如此。

- 马克思

中国是一个几千年充满自信和崇尚伟大的国家，但在1840年鸦片战争后遭受了百年屈辱，既留下了一部苦难史和屈辱史，也创造了一部斗争史和光荣史[1-2]。

历史背景的巨变深刻地影响着中国近代地震学的进程，使它的发展与中断表现出明显的阶段性特点（图1）。4件代表性的大事或许有助于把握历史脉络：明末近代科学思想的传入；1909年第一部中国地震目录的编制；1920年海原地震的考察；1930年北京等地震台站的建立。在每个阶段都有杰出的人物涌现，他们的爱国精神和学术贡献让我们的道路愈加坚实和宽广。

图1 中国近代史的几个阶段Fig.1 Several stages in Republican China

1 现代地震知识传入

1.1 科学思想的传入

欧洲的文艺复兴正值中国明朝（1368—1644），最早把西方文化带到东方的是意大利耶稣会的利玛窦（Matteo Ricci，1552—1610），他于 1582 年来中国传教28年，“西学东渐”由此肇始。

中国当时最杰出的科学家是徐光启（1562—1633，图2），编写了《农政全书》《崇祯历书》，是最早主张把西方科技引入中国的先驱者之一，曾与利玛窦合作把欧几里德的《几何原本》Elements翻译到中国（1607），还为另一位意大利传教士熊三拔（Sabbatino de Ursis，1575—1620）的《泰西水法》作序（1612），对地震成因介绍了具有一定物理含义的“气致震论”（后收入《四库全书》），有别于中国的“阴阳五行、地气地震”观念。为纪念徐光启，他在上海的故乡被改名为徐家汇。

徐家汇后来成为中国近代地震科学的发祥地。

1873年，法国天主教耶稣会在这里建立了亚洲最早的观象台，先搞天文和气象，后由田国柱（H.Gauthier）搞起地磁（1894）和地震（1904）观测。20 世纪 30 年代的台长是意大利·龙相齐（Père E.Gherji，1886—1976，梵蒂冈科学院院士），李善邦曾到徐家汇向他学习测震技术。日占期间，龙相齐凭借意大利的身份保护了观象台的设备和员工安全。

图2 徐光启与农政全书（油画，孙化一、孙玉宏、俞晓夫）Fig.2 Xu Guangqi and Agricultural Policy Book

另外两位意大利传教士也有贡献：龙华民（Nicola Longobardo）和高一志（Alfonso Vagnone）。前者于1626年编译了《地震解》一书9章，是第一本中文的地震科普读物。宁夏隆德县在1935年重修县志时，曾以“地震六兆”的形式做过宣传。后者于1633年撰写了《空际格致》一书，专辟“地震”篇。这两本书讲解了地震起因、地震等级、发震的季节和时辰、地震前兆、震后灾情、地震地点等新知识。此外，1674 年，比利时传教士南怀仁（F Verbiest，1623—1688）作《坤舆图说·地震》；1893年，美国传教士李安德（L W.Pilcher）作《地势略解》，也都介绍了一些近代地球科学的基本知识（图3）。

图3 “西学东渐”引入的地球科学知识（1855）Fig.3 The western scientific earth-sciences came into China

清廷虽然在1872—1875年派出过120名幼童赴美留学，但1895年甲午战争的惨败，使中日文化的关系发生了深刻的改变，仿效日本、寻找救国之路的观念渐成主流。

此后，日本地震学对我国的影响很深（图4），最早的几位地震学家王应伟、李善邦、金咏深均赴日学习过，不少地震学名词也都是从日文直接引进的。对中国地震学的早期发展做出重要贡献的更多科学家，如翁文灏、丁文江、章鸿钊、谢家荣、袁复礼、顾功叙、秦馨菱、傅承义、翁文波、马杏垣、方俊、张文佑等都有留学的背景，他们较多地接受了西方现代科学的影响和学术训练，成为现代地球科学在中国发展的领军人物。

图4 中、日、西洋学者的交流（Shibakokan）Fig.4 Cultural exchanges among Chinese，Japanese and western colleagues

1.2 地震目录的编制

国际地震协会于1901年4月11日在法国Strasbourg成立，明确了各国要着手办的事情：一是架设仪器监测当今地震，二是查清“家底”编制地震目录。

法国人的徐家汇观象台立刻行动了（图5），在1904年架设大森（Omori）地震仪后，又增添了维歇尔（Wiechert）和伽里津（Galitzin-Willip）地震仪。英国Milne编制了全球4 136条大震目录，大森编制了日本地震目录，而搞清中国几千年的“地震家底”是极其困难的。徐家汇台负责地磁地震的田国柱出面，请黄伯禄司铎（Prest，即神父）出山编纂[3-4]。

黄伯禄（1830—1909，图6）是天主教江南教区的主教秘书级神学顾问，通晓中、法、英和拉丁文，论著30多种，曾任徐汇公学校长，两次获过法国文学院儒莲奖。

图5 徐家汇观象台旧貌Fig.5 Old look of Xujiahui station

图6 黄伯禄神父和中国第一张地震等震线图Fig.6 Prest Hong Bolu and the first isoseismal map in China

黄先生查阅了古籍390种，于1906—1908年用毛笔工整地写出《地震稿》计八册[5]，临终前完成了（法文）《中国重大地震目录》（Hoang：Catalogue des Tremblements de Terre signals en Chine）第一卷的编辑，5 796条地震事件，1909年出版。黄先生去世后，又由他的两位助手：西班牙·管宜穆（J.Tobar）和法国·田国柱继续补编，1913年出版了第二卷，3 700条事件。他们绘制了第一幅“中国地震城市分布图”，还根据1668年7月25日郯城地震的历史资料，绘制出了中国第一张Ⅵ—Ⅹ度的地震等震线图（图6）。

地震目录的编制，使黄伯禄成为我国近代地震学的开山人，田国柱也荣获了法国科学院奖金，升迁为徐家汇观象台台长（1914—1919）。

1949年后，国家又组织了上千人员继续工作，才于1957年完成《中国地震资料年表》汇编，含8 000余种文献、15 000 余条地震记载、8 100 余次地震。继而有《中国地震目录》（1960年）和《中国历史地震资料汇编》五卷（1983年）问世，成为全世界历史跨度最长、史料内容最丰富的地震资料。

2 地震的宏观研究

2.1 新文化运动

1911年的辛亥革命推翻了满清王朝，我国进入北洋政府阶段。

1919年的新文化运动将旧民主主义革命推进到新民主主义革命阶段，“科学与民主”唤起了民族的觉醒，“科学救国”把广大学子的个人命运与民族独立、祖国富强紧密地联系到一起。中国科学社成立后，天文、地质、气象等44个科学学会相继成立（图7），科学界的由“西学东渐”状况转入自主发展。

图7 民国期间地震学大事纪Fig.7 Seismologic memorabilia of in Republican China

北洋政府先后设立了地质科、地质调查所，通过举办地质讲习班、地质系来培养地学人才，中国地质学的创始人丁文江（1887—1936）、章鸿钊（1877—1951）和翁文灏（1889—1971）做出了最大贡献。地质调查所的大量学术成就，对我国古生物学、地理学、地震学的发展产生了深远影响（图8）。

图8 1930年在鹫峰地震台（左一谢家荣、左二章鸿钊，右一李善邦、右二翁文灏）Fig.8 Some colleagues in Beijing seismic station in 1930

2.2 地震的宏观调查

现场调查首先从1913年云南峨山地震和1917年安徽霍山地震开始，学术成果最突出的是1920年甘肃海原地震的研究。

海原8.5级地震发生在1920年12月16日，是我国迄今唯一的震中烈度达到Ⅻ度的灾难，死亡人数24.6万以上。当时的北洋政府正在混战之中，几乎无暇顾及，社会救灾被推上舞台。尤以“中国华洋义赈救灾总会”（China International Famine Relief Commission）为突出，它是民国时期国内最大的社会慈善组织[6-7]，成员以在华的各国传教士650余人为主体。1921年2月和3月两次派员赶到了海原现场调查。

1921年4月15 日启程的第三次调查由翁文灏（图9）率队，他是我国第一位地质学博士，时任农商部地质调查所所长。因铁路有限（图10），全队6位学者主要靠双腿跋山涉水，现场调查历时4个多月。研究成果非常丰富[8]，绘制出等震线图，探讨了地震学的各项基本问题，如强度、位置、烈度、地震活动序列、前兆现象、灾害特征、救灾赈济、地震成因、地震地质等。

随后几年，翁文灏整理出该区的地震目录，列出了该区240条地震的时空强分布；提出用史料研究地震活动性的方法；分析了我国的地震区划；绘制了地震与构造的关系图，归纳出16条地震构造带（图9），还提出了4点预防地震的主要措施。参加考察的另一位著名地质学家是留美的谢家荣（1898—1966，图8），他撰写了《1920年12月甘肃地震报告》，汇集了现场调查资料，对大地震的发生过程做了详细的记录与分析。上述的系统研究奠定了我国地震地质学的基础。

图9 翁文灏（1889—1971）和他绘制的中国地震构造带划分Fig.9 Weng Wenhao and his painting of China’s seismic tectonic belt division

图10 1922 年前的地震台站、铁路和强震震中略图Fig.10 Seismic stations，railways and strong earthquakes before 1922

民国期间的震中烈度在Ⅹ度以上的地震共有19次，除5次高原地区外，全都做过调查[2]。特别是对1927年甘肃古浪8级地震、1932年玉门—昌马7.6级地震、1933年四川叠溪7.6级地震的研究十分深入（图10）。不仅评估了烈度，研究了构造背景、余震活动序列、地形和地质对烈度的影响和前兆现象等，系统地提出了预防地震的措施，甚至还讨论了民房倒塌的结构、材质等问题。

在军阀混战、日本侵略的险境下，前辈们高尚的敬业精神、多人殉职的事迹，一直令后人敬仰和缅怀。

3 地震的微观研究

3.1 科学救国的精神

1928年中国形式上统一，进入国民政府时期。

民主进步人士蔡元培（1868—1940）担任了中央研究院的院长，地震学进入了有科研体制为依托的幼年发展阶段，进展显著。

任鸿隽（图11）是新文化运动的重要骨干之一，担任掌管“庚子退款”的《中华教育文化基金》总干事，对北京地震台和南京地震台1930年购买地震仪的经费给予了资助。当有人责备拨款未通过政府时，他坚定地回答：“这正是中华基金会的力量所在，杜绝了政府滥用基金去打内战！”

吕彦直（1894—1929，图12）是广州中山纪念堂和南京中山陵的设计人，在中山陵建成前2个月因肝癌逝世，年仅35岁。他在美国留学时绘制了一幅张衡地动仪复原模型图片，1917年在国内发表，激发了国人强烈的民族自豪感。从此，在1921年翁文灏考察海原地震时、在1930年李善邦主持北京地震台时……直到2008年汶川地震救灾时，张衡的旗帜一直是中国地震事业的光荣和力量。

图11 任鸿隽（1886—1961）Fig.11 Ren Hongjuan（1886—1961）

图12 吕彦直和他绘制的地动仪复原图（1917）Fig.12 Lü Yanzhi and his reconstructed model of Zhangheng’s seismoscope（1917）

3.2 测震工作的起步

地震学要走到微观研究的高级阶段，必须使用地震仪、分析地震图。

而在1922年前，我国仅有的 15个地震台站却均不能为我所用（图10）。因为1840年鸦片战争之后，清政府曾与列强各国签订了一系列不平等条约，被迫开放门户，允许列强各国租土地、建港口、盖设施，这些观象台是由法、德、俄、日、意建立的。直到1924年以后，中国人才掌握了青岛、北京和南京3个台站。

青岛台原是德国1898年建的，一战时被日本夺去，1924年由中央观象台收回。留日回国的王应伟（图13）负责测震工作，他在天文、气象、地球物理领域的著述甚丰，是中国首位开展地震学微观研究的学者。

1930年，中国自主建设了第一个地震台-地质调查所北京鹫峰台，地产由留英的林行规博士（1882—1944）捐赠。李善邦（图14）负责，贾连亨为助手，秦馨菱 1937年从清华大学毕业后到台工作（图15）。

南京台是中央研究院1928年建的气象观测台，1932年增补了地震观测，金咏深（约1905—1953）负责。

图13 王应伟（1877—1964）Fig.13 Wang Yingwei（1877—1964）

图14 李善邦（1901—1980）Fig.14 Li Shanbang（1901—1980）

到1937年为止，他们完成了大量的测震报告，建立了国际数据交换的关系，深入研究了几百个震例。王应伟发表了国内第一本现代地震学著作《近世地震学》；李善邦研究了新的定位方法；金咏深结合1931—1933年富蕴、昌马和叠溪等地震，讨论了相应的测震技术和计算方法，提出了10条防震减灾的对策。多位研究人员对地震仪的原理、构造、阻尼、频率响应、计时和记录等开展了研究。地震学名词的使用也渐趋规范化。

3.3 测震与调查研究工作的结合

图15 秦馨菱（1915—2003）Fig.15 Qin Xinling（1915—2003）

在1935年Jeffreys完成地震走时表的编制和Richter提出震级标度之前，测震台站的任务主要还是通过测定震中位置、发震时刻和震源深度等参数了解地震的活动性，有利于现场调查与救援工作的开展，深入研究震源构造背景和过程。

1933年8月25 日四川叠溪发生7.5级地震，灾情十分严重。叠溪重镇原是1300年前建起的，地震时整个台地轰然塌陷，古镇亦荡然无存，陷落和山石垮塌还造成了20余个羌寨覆没，周围15 km内的所有房屋皆被摧毁殆尽（图16）。

地震引发的崩塌滑坡形成天然堆石坝，堵塞了岷江干流和西岸几条支流的河谷，积水形成12个地震堰塞湖。10月9日下午19时左右，叠溪堰塞坝突然溃决，“积水倾湖涌出，怒涛汹涌，吼声震天，十里皆闻”，洪峰高达 60 m以上，溃坝后2小时到茂县县城，浪高约26 m；溃坝后4小时洪峰到汶川，浪高约20 m，洪峰冲坏了都江堰的飞沙堰，灌县2 500多人死于洪水，罹难于地震的总计9 293人（图17）。地震引发的次生灾害-崩塌滑坡、堰塞坝溃决，几乎是中国东部地区从未遭遇过的。

李善邦根据国内外24个台站的数据，测出了距北京 1 432 km 远的地震震中位置（32°N，103.7°E）和震源深度6.1 km，这个结果与宏观调查的位置和由等震线推算的深度相当吻合。李善邦后来又综合了实地调查的资料更深刻地推断：震源的破裂过程“必有南北移动之断裂面”，以及在叠溪附近存在东西向构造和当地的疏松台地的不利因素。

成都水利知事公署于9月27日组织了第一次现场调查，10余人参加，工作结束时突遇溃决的岷江洪水，1人侥幸逃脱外，其余人皆不幸遇难，其中的诸有斌是四川大学史学系3年级学生，为救同伴而牺牲，年仅23岁。随后，西部科学院地质调查所所长常隆庆（1904—1979）与罗西伊等人又在当年10月开展更深入的实地调查。1934年3月，技术员胡权五在对叠溪积水疏导施工中，也因余震献出了生命。

图16 排山营在叠溪地震前后Fig.16 A mountain village before and after 1933 earthquake

图17 叠溪堰塞坝的今日（徐吉廷摄，1996）Fig.17 Diexi barrier dam at the present (Xu J.T，1996)

这些测震分析和地震地质的调查都具有先驱性的研究特点，人们在新中国建立后才逐渐认识到：从滇西、川西到银川整个是一条巨型的“南北地震带”，至今仍然是我国最为活跃的地震区，1920年的海原地震、1933年的叠溪地震、2008年的汶川地震都发生在南北带里，而汶川地震和叠溪地震的震中仅相距 30 km左右！前辈们对叠溪地震的所有研究结果，都有着十分重要的现实意义，曾为2008年汶川地震时处理唐家山堰塞坝提供了借鉴。

3.4 战火中的地震工作

1937年的七七事变，打断了中国地震事业的发展进程。

鹫峰地震台的交流电线被日军炮火炸断，在保护台站资料和地震仪器的过程中贾连亨的父亲献出了生命。台站变成了抗日游击队的指挥部，地震仪的重锤被制成了手榴弹。青岛被日军占领后，王应伟坚辞了台站的工作，藏匿到北京。南京台的金咏深和李善邦把地震仪抢运转移，一部分在途中被日机炸毁。翁文灏把自己的3个儿子送到军队抗战，次子英勇牺牲。科学救国已经上升成抗日救亡的顽强斗争。

日军的侵略造成学者们流离失所、妻离子散，旧恨新仇不一而足。

早在1923年日本关东地震的时候，我国就把救灾任务从1920年海原地震和1923年炉霍—道孚地震中转移到了日本：2艘军舰、10艘商船运去粮食、药品，为日本募集了总额约150多万元的赈灾款，中国的医疗队最早抵达日本……而日本当局却造谣“大火是朝鲜人放的”，屠杀起朝鲜人和中国人。仅2005年中日韩三国学者共同认定的就有6 000名朝鲜人和758名中国人在地震期间被杀害（图18）[9]。

图18 中日韩三国共同编写的近现代史，书中附1923年关东地震时屠杀中朝百姓的插图Fig.18 Modern history of three countries in eastern Asia compiled by China，Japan and South Korea

地质调查所从北京南迁到重庆后，又遭到日军的严重破坏。1938—1943年间的轰炸高达9 000多架次，李善邦的住所被毁、办公室被炸、工业实验所变成火海……常书鸿（1903—1994）是留法的艺术家、敦煌艺术研究所所长，他用画笔描述了全家的悲愤遭遇（图19）：妻子痛哭不已，女儿恐惧而无助，自己怀抱幼子愕然地面对着漫天的大火和爆炸，愤怒控诉日军罪行。

战火中，李善邦和秦馨菱白手起家，研制地震仪。

图19 《重庆大轰炸》（油画，常书鸿）Fig.19 Big bombing in Chongqing（Chang Shuhong）

所需材料从旧货摊上买东西改装，用石磨当飞轮人力带动车床加工零件，没电源时就用手摇发电机来发电，日机轰炸后又继续工作。长期的艰苦劳累，导致李善邦多次吐血……1942年冬中国第一台现代地震仪制造成功（图20），重庆北碚地震台成为第二次世界大战期间中大陆上唯一的台站，向世界传达出了中国人民不屈不饶的意志和坚强力量。

图20 中国第一台地震仪（李善邦，1939—1942 研制）Fig.20 The Chinese first seismograph designed by Li Shanbang（made in 1939—1942）

1949年新中国建立，我国的地震事业走上了社会主义的康庄大道，奔向科学的春天。

李善邦晚年曾这样告诫子女[10]：

回想半辈子生活动荡艰难，今天可贵的日子是由先烈的头颅和鲜血换来的，古语安逸则骄恣而轻物，可不诫哉！

高继宗研究员对本文进行了指导和修正，笔者谨致谢忱。

图2，http://blog.sina.com.cn/s/blog_87d452130102wyq4.html

图4，https://www.christies.com/lot/lot-shiba-kokan-1747-1818-a-meeting-of-2008323/?；https://travelandculture.expertscolumn.com/comparingjapanese-chinese-cultures

图8，https://www.sohu.com/a/389491830_100022304

图19，https://baijiahao.baidu.com/s?id=1620372328690074544