日本核泄漏

日本人一直在准备的强震来了吗？

《环球》杂志驻华盛顿记者/任海军
驻伦敦记者/黄堃
郭勖
　　日本东北部海域3月11日发生的里氏9级地震到底有多大威力？科学家告诉说，一次7级地震会释放出相当于一枚50万吨级的核弹爆炸所释放的能量，而一次9级地震，则相当于7级地震的1000倍，也就是一枚5亿吨级的核弹。
　　如果将其转化为能量，大约够供应美国所有家庭50天的用电。美国地质勘探局认为，此次地震是1900年以来的第四强震，也是日本自130年前有现代仪器记录以来的最大地震。
　　日本，作为一个地震多发的国家，人们对于地震的感受要更为痛切，而日本国民，在应对地震灾害方面所做的准备也被认为是世界一流水准。“长期以来，日本人一直在为一场大地震做准备，但是他们预计地震的发生地应当更偏南，基本上位于东京湾附近。” 美国西北大学地球物理学家塞思·斯泰因这样认为。那么，在经历了这场巨震之后，东京湾的地震风险是否已经消失，又或者，这次就是他们一直在准备的强震？

情理之中，意料之外
　　中国地质大学（北京）工程技术学院教授，中国地球物理学会地球物理技术委员会副主任张进忠告诉《环球》杂志：“从地质构造上看，太平洋板块向欧亚大陆板块之下俯冲，俯冲过程大陆板块和大洋板会产生摩擦甚至锁固，形成一定的应力积累，当应力积累超过板块摩擦或锁固强度时，就会发生地震，可见，俯冲带的摩擦或锁固是发生地震的构造条件，摩擦锁固部位就是地震的震源位置。大洋板块俯冲带向大陆内部深度增加，所以震源深度也随着向大陆一侧逐渐增加。日本就处在这个俯冲带之上，地震必然多发。”
　　那么东京是否酝酿着像关东大地震那样的灾难呢？张进忠认为，这种说法不好定论。因为回顾历史，宫本地震和关东大地震的震中都是在大洋板块俯冲带上。对于未来地震震中位置的预测，就是要了解俯冲带的摩擦锁固部位会在哪里；对于地震发生时间的预测，就是要了解什么时间应力积累可以达到摩擦锁固的强度。这两个预测都是很困难的。
　　“现在说未来一个具体的地方和具体的时间会发生地震，目前还做不到。”张进忠表示。
　　实际上，日本这场大地震的猝然发生，出乎很多人的意料。美国俄勒冈州立大学海洋地质学家克里斯·戈德芬格表示，“大部分专家都没有料到在那个地方会发生那么强烈的地震。”
　　英国《自然》杂志网站15日刊登文章说，最近发生在日本的大地震说明原有的一些地震理论并不完全正确，警示了世界上其他类似地区可能发生大地震的可能。文章认为，过去在地震成因上有一种理论认为，较年轻的海洋地壳才会多发通常规模巨大的俯冲型地震，如1960年智利的里氏9.5级地震和2004年印度尼西亚的里氏9.1级地震。但在那些较古老的海洋地壳中，地质结构已相对定型，多发生的是规模较小的地震。
　　然而本月11日发生大地震的日本东北部海域，海底地壳是在约1.4亿年前形成，非常古老，因此过去地质专家们认为这里不会发生特别大的地震。
　　文章引用美国西北大学地质专家埃米尔·奥卡尔的话说，此前印尼2004年的大地震已说明相关理论有一定问题，本次日本大地震再次显示该理论的不完善。既然日本这一地区可出现如此大的地震，那么世界上其他一些具有类似地质结构的地区也应警惕出现大地震的风险，如太平洋上的汤加群岛地区和加勒比海东北部地区需要格外小心。
　　伦敦国王学院地理系自然环境灾害教授布鲁斯·马拉默德则表示说，地震发生时，它所释放的应力会沿着地断层逐渐积累。然而除此之外，这股应力还会沿着断层重新分配，有时也会传递到附近的其它断层中。此次日本地震，大约有400公里的断层受到了影响。应力的重新分配会导致在主震之后出现数周至数月（有时长达数年）的余震。这次发生在日本的9级地震会导致所处断层的大范围的余震，有些科学家认为可能会出现比主震低一个单位的余震。因此这一次日本地震之后，可能会出现各种规模的余震，但8级地震除外（它本身存在着引起海啸的潜在可能）。

地震相对增多是自然现象
　　最近两年来，全球发生了多起强烈地震，给人的印象是地震总也没完，而且来得又快又猛，人们可能会纳闷：地震为何如此频繁？其实，这只是一种错觉。
　　美国亚利桑那大学地质学家拉蒙·阿罗史密斯说：“世界各地的通信则越来越发达，我们了解到更多关于地震的消息，所以地震好像更加频繁了。但这可能并不表明强烈地震的发生频率出现了全球性的变化。”
　　密苏里科技大学华裔地震学家高尚行接受本刊记者采访时则介绍说：“相对于20世纪70年代中期到20世纪90年代中期的20年，地球在过去15年间确实更加活跃。我们尚未找到其中的原因。这可能只是因为地球岩石圈的应力场由于自然原因而发生了暂时性的改变。”
　　他强调说，即使过去十几年全球地震活动性呈现出相对增强趋势，人们也丝毫不必为此大惊小怪，应该以平常心来看待。他打比方说，这就如同某一年的雨水比往年更多一样，完全是一种自然现象，“自然界的变化不可能是均一的，如果每年都一样反倒成了一件怪事。”
　　布鲁斯·马拉默德用数据解释道：“如果将‘大’地震暂定为7级地震，大于或等于7的地震数量肯定每年有所不同，但自1900年至今，平均每年大约有17次7级或7级以上的地震发生。如果只看1990年至2010年，则平均每年大约有15次7级或7级以上的地震发生。只看过去三年的，那么同等级地震的平均发生次数仍为15。所以，大地震的实际发生次数并没有随着时间推移而增加，它只是有所波动，有的年份少一些，有时又多一些。”

预测有待突破
　　即便在地震研究发达的美国，至今科学家也只能根据历史数据制作的数学模型，预测未来几十年到数百年间一定强度地震发生的概率有多大。科学家们承认，他们对地震发生的机理认识还有限，不能提供准确的预报。
　　张进忠告诉《环球》杂志说，地震预报有三个要素：地震位置、地震强度、发震时间。对震源位置的预报，需要了解未来地壳在哪里会发生破裂；对地震强度的预报，需要知道未来发生破裂的部位强度有多大，或者说震源部位能够积累多大的变形能量；发震时间的预报，需要知道发震部位的应力积累速率。要准确地预测所有这三个要素，目前的科学水平还很难做到。
　　譬如，以发震位置的预报为例，根据以往的地震活动规律和对地质构造的研究，可以大致了解地震容易发生的区域或地带。但是，由于地质构造和地壳物质的复杂性，具体哪个位置会成为未来的震源，还是无法直接观测，还需要通过对地壳介质的变形和应力积累情况的观测分析判断未来的震源位置。未来地震震源位置的不确定性使得这种观测分析需要投入的工作量相当巨大，而且效率相当低。
　　以人类目前已经掌握的观测手段，还不能实现地震震源位置的精确预测。不过，随着遥感技术（RS）、全球定位技术（GPS）和地理信息技术（GIS）（3S技术）的日益成熟和广泛应用，通过对地球介质的快速高效的扫描观测，有望对地震震源位置的观测预报技术有所突破。
　　现在，世界范围内地震的长期预报水平相当高，这主要基于地震学家对断层历史的研究。这种长期趋势性预测主要预报一个地区在未来几年或几十年之内发生地震的可能性和最大震级。长期预报的主要作用是指导该地区的建筑物抗震设防，假如预测未来50年内，某一地区可能会发生一次8级大地震，那么这个地区的建筑物基本上就多要按照这一抗震标准建造。这方面，日本作为地震多发国家，长期预报的研究工作非常前沿，建筑物的抗震性都十分科学，而美国的情况也相对较好。
　　虽然精确的地震短临预测是“不可能的任务”，但正如高尚行所说，“人类社会不应放弃对地震预报的研究”。几百年前，几乎没有人能想象天气预报如今已成为寻常事。现在，得益于不懈的努力和持续的投入，天气预报目前已具备一定的准确度。“公众也应该对地震预报的发展有足够耐心”。

重点在于防范
　　地震难以预测，但给人类带来的损害却可以控制。张进忠认为：“目前，地震预报还达不到临震预报的水平，未来地震的震源位置、发震时间和地震强度还不能准确预测。所以，工程抗震研究就显得更加重要了。”
　　以旧金山为例，百年前，这座城市还不知道如何让房屋抗震，如何震后自救。如今，美国旧金山、洛杉矶和圣迭戈等地震带城市，所有建筑物的修建都遵照了特殊的抗震规范。漫步在这些以发达著称的城市中，人们不难发现，大多数民居和普通商业建筑都是四层以下、用轻薄木料建造的低层建筑。而作为现代城市象征的高层建筑，一般都集中在金融区，也都遵照抗震规范建造。
　　目前，人类工程建筑学科的水平，可以保证工程建筑能够承受给定强度的地震的作用。但是，这里又有一个工程抗震能力和工程造价高低的平衡问题。工程抗震能力越强，造价就越高。如果，所有的建筑都造成能够抵御任何大地震的水平，那社会的经济承受力还做不到。所以，在工程抗震设计中就要根据工程的重要程度和未来可能遭受的地震大小采取不同的抗震水平设计。譬如，核电站一旦发生核泄漏对人类的安全影响重大，所以核电站对抗震设计的要求就非常高。这次宫城地震发生核电站爆炸事故，说明在核电站设计时对有些技术环节还没有考虑周到，揭示了核电站的抗震设计和安全措施的不足。
　　而万一地震发生，如何尽量减少公众伤亡、及时疏散、分配饮水和食物、扑灭火灾、维持秩序？在这一领域，科学研究也取得了较大进展。美国地质勘探局研究人员就借助超级计算机模拟手段设计和优化了救灾方案。按照他们的预计，在旧金山这样百万人口的大都市，一旦发生里氏7级以上的地震，可以将遇难者人数控制在2000人左右。
　　同时，地震次生灾害的评估预测，是抗震减灾的一个重要方面。强震能够触发哪一类次生灾害，取决于强震区的自然地质环境条件，譬如，在海域发生的地震一般都会引起海啸；在山区发生的强震必然会触发山体崩塌、滑坡、泥石流；在平原区发生的强震会使地面发生强烈的变形和裂缝、地基液化、房屋建筑震裂坍塌。根据以往震害的经验，对地震影响进行科学研究，了解强震触发各类次生灾害的条件、规律，对于制定防震减灾措施具有重要意义。
　　事实上，放眼世界，在地震高发的地区，民众的防震救灾意识普遍较高，政府相关机构也定期组织地震演习。日本和美国加州等地区，都将预防地震作为了民众生活的一部分。科学家认为，在地震仍难以预测的情况下，未雨绸缪不失为最佳策略。