汶川地震十年-大震巨災的時間、地點和震級工程

前面介紹了大震預測途徑探索的戰略方向和戰術內容，在具體的實現方面，陳會忠、張晁軍等團隊在研究了汶川地震和百年中國大地震數據和資料後，提出了在未來的地震預測研究中需要實施三大工程，即「大震巨災的時間地點和震級工程」，「地下雲圖工程」「地震前兆動態跟蹤工程」。

為什麼要提出大震巨災時間地點震級工程？

我們知道像汶川地震這樣的大震巨災，地學界的傳統理論都不會認為這個地方、這個時間、會發生這麼大的地震。日本311、我國唐山和義大利拉奎拉等地震也是如此。看來必須認真研究大震巨災的時間、地點和震級。如果能預測出未來大地震的時間、地點和強度,無疑可以拯救數以萬計乃至數十萬計生活在地震危險區人民的生命；如果能預先採取恰當的防範措施, 就有可能最大限度地減輕地震對建築物等設施的破壞, 減少地震造成的經濟損失（陳運泰，2009）。

汶川特大地震發生後，科學家根據中國地震預測的實踐認為，對於中國大陸大地震的預測必須結合地震地質和地球物理學，開展大地震時間、地點的探測和研究工作，設立大震巨災的時間、地點和震級工程（黎凱武，2009）。這個工程不是地震目前長中短臨的地震預測，也不是剛剛發布的第五代烈度區劃圖，而是要將中國未來可能發生大震巨災的趨勢和概率確定下來。

如前所述，鑒於中國大陸的大地震多數屬於板內地震，由於區域地質構造和地球深部構造及動力不同（圖1），發生大震巨災的區域和概率也不同，判定未來我國發生大震巨災的高概率地點、時間和震級的發展趨勢，有助於有的放矢地探索我國陸區大地震預測。同時，該工程需要結合我國經濟、社會、人口和文化來判斷發生大震的可能性及其發生巨災的地點、時間和震級，因此它是一個極其複雜的科學系統工程。

圖1 中國地震帶

地震的發生具有很大的區域特點，根據不同區域開展「大震巨災的時間（Time）、地點（Location）、震級（Magnitude）工程」（以下簡稱TLM工程）是地震預測途徑最重要的突破口，是我們應當長期堅持的方向。

實現TLM工程需要做大量的工作。需要通過科學論證，將TLM工程列入國家科技發展規劃；需要利用我國已經建立的地震科學台陣，獲取高精度的三維地下結構，為TML工程提供基礎；需要將TLM工程與地震長中短臨預測相結合，提高科學判定未來中國發生大震的危險性水平。

一、大震發生的科學判斷

科學預測地震的困難是由於地球內部不可入性，大地震更是小概率事件和非頻發性以及地震過程的複雜性。儘管如此，地球科學家一直在孜孜不倦地探索，力求攻破地震預測這個世界難題。

目前，多數地球科學家傾向認為大陸漂移或板塊構造為地震主要動力的說法，地殼運移產生了板塊構造，地球表面上的各個板塊, 由於不同的移動方式, 發生了不同類型的地震。在海洋中脊或中隆的海底擴張帶上, 發生地殼張裂性地震， 轉換斷層帶上發生地殼剪切性地震，在俯衝帶上主要發生擠壓性地震。當海洋板塊向前移動到大陸板塊邊緣的接觸帶上, 一部分俯衝下去, 部分殘餘的移動量將繼續向前移動, 從而對大陸板塊產生了壓力，這種壓力將會使大陸上發生地震，這就是有些人所說的板塊內部地震。

中國地震大多數是板內地震。中國未來大震巨災TLM工程應根據我國多年來地震預測實踐和地震研究成果進行科學分析：

地震活動都有一個長期的演化過程，因此，地震發生的時間是有跡可循的，可以根據地震活動的能量蠕變曲線的發展趨勢來預測下一次地震可能的發生時間（圖2）。

圖2 1900-2011年龍門山周邊地區

能量釋放蠕變圖

判定時間的方法還有時間間隔法、複發周期法等，每種方法均有其局限性，因此要做到T工程的準確性，需要研究中國大地震發生時間的規律和特點，提高大地震發生時間估計的準確程度。

地點工程是地震預測途徑中最為重要的工程。中國地震分區特點顯著，華北東北地區強地震往往與1年前7級以上深震的發生有關；河北、山西內蒙交界至張渤帶的大地震前往往有震群出現和逼近地震發生，並伴隨6級地震升級趨勢和大範圍的地震活動等特點；南北帶地震遷移特點突出，雲南地震往往成對、成組出現，並伴隨震群的發生。滇西南地區地震有前期釋放、主釋放、剩餘釋放的規律，並與境外緬甸、寮國等國家地震有很大的關聯性；新疆地區構造帶與境外大構造帶同處於一個構造體系中，地震活躍與境外地震有關，天山及周邊地區地震活動強烈，阿爾泰地區大震存在一定的周期性，這些都說明不同地區地震的特點不同，「基因」不同。

通過對地殼形變觀測和地質構造結合的應力分析，可以比較有依據地指出未來地震的地區和地震性質。地震前兆效能圖譜表明，地震前兆觀測中的重力、地磁、地殼形變等都具有反映地球深部結構和物質變化的特徵，這有助於確定未來發生大地震的地區。

通過超級計算機開發「地球模擬器」建立地震模型，根據地震觀測和探測的數據，預測及解析地震孕育、發展和發生的過程及地震災害損失。

震級工程就是要確定大震的震級以及大震巨災造成的損失。我國2017年正式公布的五代中國地震區劃圖是在對全國區域地震危險性評估基礎上，確定了不同地區一般場地條件下在未來一定期限內可能遭遇超越概率為10%的烈度值，即地震基本烈度。這一成果為確定我國發生大地震的震級打下了基礎。但歷史證明大震的發生往往超出人們現有的認知，唐山地震和汶川地震都是發生在區劃圖中烈度預測小的地方。所以震級工程要在第五代烈度區劃圖的基礎上認真研究和調查，充分利用一個地區考古、歷史以及活斷層資料，結合能夠反映長期地球內部變化的重力、空間和地磁等觀測數據確定每一個地區發生大震（6.5級以上地震）的概率。

二、大震巨災害的科學判斷

烈度和災害小區劃工作就是對一個地區發生大地震的災害預測和判斷。在對歷代烈度區劃圖的研究同時，中國地震局組織科學家和研究單位進行了大量地震災害損失預測研究，建立了地震災害評估指標體系，提出了比較系統的災害評估理論和方法。在一些地方開展了烈度和災害小區劃工作，還有一些地方應用計算機技術做了實景再現。我們應該繼續開展這項工作，並在一定時間內將人口區的小區劃儘快完成，以保證對大震巨災害的科學判斷。具體工作包括：

1、建立地震巨災的評估指標系統災害、特別是巨災十分複雜，是自然系統與社會經濟系統相互作用的結果，需要科學地分類和採用科學的方法來確定。2001年西藏昆崙山口8.1級地震是大震，但沒有巨災。2010年玉樹地震，震級雖然不高，可是地震恰恰發生在縣城人口稠密區，造成很大損失。因此，建立大震巨災指標系統十分重要。

2、建立科學的判斷方法大震巨災其主要因素是大震，其致災因素極其複雜。自然災害除了大震本身，還有次生災害，例如汶川地震的滑坡、日本311地震的海嘯等。此外，人口、經濟、社會、民俗、文化、生活方式等，在某些特定情況下都會成為巨災的因素。日本1920年京都大地震的火災、1966年邢台地震民居的女兒牆、1976年唐山地震民居的厚灰渣屋頂，1970年伊朗魯德巴地震的拱橋形樓板，這些平常看似是民俗、文化和生活方式的習慣和「小事」卻是造成大災和巨災的因素。對於大震巨災需要建立科學的判斷方法，包括大數據分析方法和人工智慧技術，包括使用概率和統計方法、指數方法、灰色綜合評價方法、加權綜合評價法、主成份分析法、機器學習和深度學習等。

上述的大震和巨災的科學判斷已經有非常豐富的學術和軟科學研究成果，作為探索陸區大震預測途徑戰術的第一步，設立我國「大震巨災的時間地點震級工程」，將豐富的研究成果轉化成為科學工程。這個工程實施應綜合集成自然科學研究和社會、經濟、人口、文化科學研究成果，開展未來潛在大震巨災調查，然後以科學的方法確定和判斷我國陸區未來可能發生大震巨災的時間、地點和震級，產出中國大陸大震巨災的時間、地點和震級概率圖，將我國未來發生大震巨災的地點、震級和時間的概率按大小排列出來，並將發生概率大的地方列為重點。這個工程將為中國地震預測探索奠定科學基礎，為中國大震巨災的預測指明方向。

註：本篇是三個工程中的第一個工程，「地下雲圖工程」是第二個工程。

CGI-KP2018030

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