對于地震預(yù)測的研究,要回溯到上個世紀(jì)初。1906年是個悲慘的年份,全球爆發(fā)了4次8級以上大地震,智利瓦爾普拉索大地震是其中之一。
此前,智利政府已經(jīng)邀請法國著名地震學(xué)家巴羅擔(dān)任該國的地震觀象臺臺長,巴羅雖盡心盡力,但智利朝野仍對其未能先知該地震指責(zé)有加,巴羅最后郁郁病死于任上。
1906年,時為助教授的今村明恒發(fā)表了一篇文章,預(yù)測在50年內(nèi)日本相模灣將發(fā)生大地震。這篇文章受到了時為東京帝國大學(xué)地震學(xué)教研室主任的大森房吉教授的猛烈抨擊,大森房吉認(rèn)為今村明恒的文章缺乏可靠的科學(xué)依據(jù)并會引起社會恐慌,今村明恒從此處境艱難。
4年后,同樣曾在1906年發(fā)生了大地震的美國,學(xué)者瑞德提出了彈性回跳理論,自此地震預(yù)報成為民眾和科學(xué)家思考的理論。
1923年9月1日,今村明恒的預(yù)測言中了,日本關(guān)東大地震奪走了14.3萬人的生命,成為了日本有史以來最嚴(yán)重的一次自然災(zāi)害。關(guān)東大地震發(fā)生時,大森房吉正在外國參會,得知大地震的消息后,在乘船回國途中病重,在抵達(dá)日本不久后去世。逝世之前,大森房吉將后事托付給了今村明恒。
1925年,日本創(chuàng)建了東京帝國大學(xué)(今東京大學(xué))地震研究所。
而前蘇聯(lián)的費道托夫經(jīng)過研究認(rèn)為,大地震震源區(qū)之間的空隙區(qū)便是未來最可能發(fā)生大地震的地區(qū),稱作“地震空區(qū)”。費道托夫在他1965發(fā)表的論文的一幅地圖中指出了未來可能發(fā)生大地震的地區(qū)。他的預(yù)測很快就在3個地方得到驗證。
自 20世紀(jì)60年代以來,日、美、蘇和中國等國家分別制定了開展地震預(yù)測研究的國家計劃。1965年,聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)曾委托國際地震學(xué)和地球內(nèi)部物理學(xué)協(xié)會(IASPEI)組織工作組,召開過多次地震預(yù)測討論會,負(fù)責(zé)聯(lián)合不同國家,共同改進(jìn)地震預(yù)測方法。
日本地震預(yù)測研究小組1962年提出初步方案,計劃用10年的時間集中收集基礎(chǔ)資料,包括大地測量、地殼形變觀測、地震儀器觀測、地震波速度分析、活動斷層的調(diào)查和測量、地磁觀測以及地電觀測等。1978年,日本國會通過了《日本大地震對策特別措施法》,這是世界上第一次以法律形式提出的對于大地震的對策。1979~1983年日本的目標(biāo)是:在繼續(xù)改進(jìn)和完善觀測系統(tǒng),加強(qiáng)長期地震預(yù)測研究的同時,重點抓關(guān)東南部及東海地區(qū)的短期前兆,使地震預(yù)測向?qū)嵱没A段過渡。
蘇聯(lián)從1948年10月5日阿什哈巴德地震(震級7┨)后,開始提出地震預(yù)測課題。60年代出現(xiàn)了一些把巖石破裂理論同地震學(xué)聯(lián)系起來的研究工作,從物理學(xué)和數(shù)學(xué)上模擬震源過程,增進(jìn)了對震源物理過程的理解。同時,地震前兆的野外觀測大大發(fā)展,在地震活動性、縱波與橫波速度比、震源機(jī)制、地電阻率、水氡含量變化等方面都取得了某些進(jìn)展。在中亞和堪察加地區(qū),根據(jù)多年觀測,總結(jié)出一些預(yù)測指標(biāo),并利用它們進(jìn)行試驗性預(yù)測。
美國在1964年3月27日阿拉斯加大地震之前并不重視地震預(yù)測工作。阿拉斯加大地震后,1965年,以普雷斯(F.Press)為首的小組,曾提出一個地震預(yù)測和地震工程研究的10年計劃,包括地震物理基礎(chǔ)、地震工程、地震現(xiàn)場調(diào)查和新技術(shù)裝備的研制。1977年美國國會通過了《減輕地震災(zāi)害法案》,把地震預(yù)測工作列為美國政府地震研究的正式目標(biāo)!疤貏e是在1970年代,前蘇聯(lián)報道了地震波波速比值在地震之前降低之后,美國紐約蘭山湖地區(qū)觀測到了震前波速比異常,隨之而來的大量關(guān)于地震前兆的物理機(jī)制的提出以及1975年中國海城地震的成功預(yù)報,在美國乃至全世界范圍內(nèi)掀起了地震預(yù)測研究的熱潮,甚而樂觀地認(rèn)為,即使對地震發(fā)生的物理機(jī)制了解得不是很透徹 (如同天氣、潮汐、火山噴發(fā)預(yù)測那樣),也可能對地震做出某種程度的預(yù)報。
1973年美國紐約蘭山湖地震和1975年中國海城地震的預(yù)報使得國際地震學(xué)界對地震預(yù)測一度彌漫了極其樂觀的情緒。當(dāng)時,許多著名的地球物理學(xué)家都深信:系統(tǒng)地進(jìn)行短、臨地震預(yù)測是可行的,不久就可望對地震進(jìn)行常規(guī)的預(yù)測,關(guān)鍵是布設(shè)足夠的儀器以發(fā)現(xiàn)與測量地震前兆。
但是很快,學(xué)者們發(fā)現(xiàn)地震預(yù)測的觀測基礎(chǔ)和理論基礎(chǔ)都有了問題:對報道的波速比異常重新做測量時發(fā)現(xiàn)結(jié)果重復(fù)不了;對震后報道的大地測量、地球化學(xué)和電磁異常到底是不是與地震有關(guān)的前兆產(chǎn)生了疑問。到了20世紀(jì)70年代末,大多數(shù)早先提出的可能的地震前兆都被確認(rèn)為對地震短、臨預(yù)測價值不大。
到了2O世紀(jì)80-90年代,美國地震學(xué)家預(yù)報的圣安德列斯斷層上的帕克菲爾德地震、日本地震學(xué)家預(yù)報的日本東海大地震都未發(fā)生 (前者推遲了11年于2004年9月28日才發(fā)生,后者迄今還沒發(fā)生),使許多人感到悲觀。
此前日本學(xué)者一直預(yù)測,在沿日本西南海岸的南海海溝,有一個預(yù)計中的“東海大地震”。1978年6月,日本政府通過了“大地震對策特別措施法”,其中最重要的一點是:當(dāng)監(jiān)測前兆的網(wǎng)絡(luò)觀測到異常時,由專家組成的專門委員會進(jìn)行判定,如果判定是“東海大地震”的前兆,最終將由內(nèi)閣總理大臣發(fā)布“警戒宣言”,并啟動應(yīng)急反應(yīng)計劃。
然而自1978年以來,迄今仍未檢測到需要啟動應(yīng)急反應(yīng)計劃的異常。著名的地震預(yù)測專家、判定委員會主席茂木清夫?qū)υ撐瘑T會能否履行其判定東海大地震短臨前兆的功能表示懷疑,并于1997年辭去該委員會主席職務(wù),黯然下臺。繼任的新主席滿上惠也持有類似觀點。
日本國土地理院于1997年公布了一個報告。報告說,在日本目前還做不到像“地震對策法案”所要求的短期預(yù)報,并且什么時間能做到也不得而知。
同樣是基于“地震空區(qū)”理論,美國地質(zhì)調(diào)查局(該部門是美國內(nèi)政部轄下的一個部門,但是一個純粹的科學(xué)機(jī)構(gòu))在1984年發(fā)出正式的地震預(yù)報,明確指出在靠近帕克菲爾德的一段斷層上,最晚在1993年初之前將發(fā)生一次6級地震,發(fā)震概率約為95%。
然而到了1993年年底,預(yù)報中的帕克菲爾德地震還沒有發(fā)生。美國地質(zhì)調(diào)查局最終只得宣布宣布“關(guān)閉”帕克菲爾德地震預(yù)報的“窗口”。年復(fù)一年,“盼望”中的帕克菲爾德地震一直不來。
1997年,日本東京大學(xué)、加州大學(xué)洛杉磯分校等學(xué)校的4名地震學(xué)者——Geller、Kagan、Jackson等4名教授聯(lián)名在《科學(xué)》雜志發(fā)表了《地震無法被預(yù)測》的論文。該文指出,在對地震預(yù)測進(jìn)行了近30年的苦心研究之后,得出的結(jié)論是:地震是無法預(yù)測的,從事這方面的研究工作是一項毫無希望的工作。
這一論文在科學(xué)界內(nèi)外引起強(qiáng)烈反響,地震預(yù)測預(yù)報研究進(jìn)入一個“低谷”。此后包括美國科學(xué)家也回避“地震預(yù)報”這樣的詞匯。
又過了兩年,1999年2月-4月期間,《自然》雜志在它的網(wǎng)站上組織了對“地震預(yù)測”的一場辯論。
Geller,《地震無法被預(yù)測》的主要作者,在辯論中說,“如果可靠和準(zhǔn)確的預(yù)測現(xiàn)在不可能,在可以預(yù)見到的未來也不可能的話,為什么還要辯論這個問題?這個問題的答案看來是社會學(xué)性的,而不是科學(xué)性的。”
美國地質(zhì)調(diào)查局亦明確表示不預(yù)測地震,而只做長期概率預(yù)報。
然而峰回路轉(zhuǎn)的是,2004年9月28日地震學(xué)家在加州中部帕克菲爾德地震試驗場守候多年的6級地震終于發(fā)生了。雖然帕克菲爾德地震比預(yù)測的時間晚了整整11年,但是無論如何還是來了。
同年,《自然》雜志刊登了《思路的劇變》一文,指出地震預(yù)測預(yù)報研究開始出現(xiàn)“升溫”,這是一個很大的轉(zhuǎn)折。
而汶川地震發(fā)生后,《地震無法被預(yù)測》一文的作者、加州大學(xué)洛杉磯分校地球與天體科學(xué)學(xué)院(ESS)研究員Kagan觀點有些變化:“我仍然相信,對于個別地震的預(yù)報從科學(xué)上來說是不可能的。但是,對于一個地震發(fā)生的概率是可能預(yù)測或預(yù)報的。事實上,1999年以來,我和我的同事已經(jīng)在2個西太平洋地區(qū)開展了地震預(yù)報工作。全球超過50%的強(qiáng)震都發(fā)生在這兩個區(qū)域。預(yù)報分為長期(幾個月到幾年)和短期(幾小時到幾個月)。前者對公共設(shè)施的建造(如房屋,道路)和保險率的設(shè)定很重要,后者則可以減輕損失。地震預(yù)報每天都在我的網(wǎng)站上公布。我們希望在非常近的未來,推動預(yù)報工作,并把它擴(kuò)展到更大的區(qū)域!(
