給地球做“CT”

鷲峰地震臺(tái)剛建成時(shí)。 （資料圖片）

鷲峰地震臺(tái)新貌。 本報(bào)記者 郭靜原攝

都說地震研究的基礎(chǔ)在于觀測，那么積累了一定數(shù)量的觀測數(shù)據(jù)后，地震可以被預(yù)報(bào)嗎？

1975年2月4日發(fā)生的遼寧海城地震，是世界上公認(rèn)的第一個(gè)被成功預(yù)報(bào)的大地震?！半m然地震學(xué)家對(duì)這次地震進(jìn)行了成功的預(yù)報(bào)，但這是經(jīng)驗(yàn)性的，實(shí)際上并沒有真正掌握地震發(fā)生的內(nèi)在規(guī)律，地震預(yù)測、預(yù)報(bào)還沒有過關(guān)?！敝袊茖W(xué)院院士、我國著名地球物理學(xué)家陳運(yùn)泰說。

考驗(yàn)接踵而至。1976年7月28日，距離海城約500公里的河北唐山，僅數(shù)十秒內(nèi)，這座有著百萬人口的城市就被大地震夷為平地——7.8級(jí)的唐山地震成為新中國成立以來最為慘重的地震災(zāi)害?！暗卣饘W(xué)家運(yùn)用海城地震成功預(yù)報(bào)的經(jīng)驗(yàn)于唐山地震，但事與愿違，使我們認(rèn)識(shí)到經(jīng)驗(yàn)性方法的局限性?！标愡\(yùn)泰說：“唐山地震預(yù)報(bào)的失敗讓我們清醒認(rèn)識(shí)到，地震遠(yuǎn)不像我們想象的那么簡單，它看不見也摸不著，研究大氣可以放氣球或是發(fā)射衛(wèi)星，研究海洋可以利用潛水器，但固態(tài)地球的深部，人類根本無法進(jìn)入?！?

為了探明地球內(nèi)部，地震學(xué)家決定給地球做“CT”。“地震波在地下世界穿行時(shí)會(huì)和周圍介質(zhì)‘互動(dòng)’。我們通過監(jiān)測地震波的一舉一動(dòng)，對(duì)收集來的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，從而反演得知地球內(nèi)部和震源的性質(zhì)?！标愡\(yùn)泰告訴經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者，探究地震的孕育過程，就是分析研究從各種不同傳播路徑下到達(dá)地震臺(tái)的地震記錄，以期認(rèn)識(shí)地震發(fā)生的原因及其規(guī)律，“預(yù)測”地震災(zāi)害的強(qiáng)弱分布，為分秒必爭的地震救援服務(wù)。

地震研究從來都不是一個(gè)人或一個(gè)臺(tái)站的“戰(zhàn)斗”。目前，全國已布局1000多座固定臺(tái)站，這些都是地震學(xué)家觀測“地象”的據(jù)點(diǎn)，構(gòu)成一張覆蓋全國的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，即國家地震臺(tái)網(wǎng)。而對(duì)重點(diǎn)地區(qū)更是劃定為“地震實(shí)驗(yàn)場”，調(diào)集和部署流動(dòng)臺(tái)陣進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)聽。

中國地震科學(xué)探測臺(tái)陣就是其中的“流動(dòng)兵團(tuán)”，擁有約1500套地震儀，相當(dāng)于同等數(shù)量的流動(dòng)地震臺(tái)，可以根據(jù)需要開展“運(yùn)動(dòng)戰(zhàn)”。中國地震局地球物理所研究員楊建思介紹，固定地震臺(tái)站的臺(tái)間距約為幾百千米，而流動(dòng)地震臺(tái)陣的臺(tái)間距根據(jù)需要可布設(shè)為幾千米到幾十千米不等，對(duì)于研究天然地震而言，這種針對(duì)重點(diǎn)地區(qū)的加密觀測能大幅提高對(duì)地下介質(zhì)物性、結(jié)構(gòu)和過程的認(rèn)識(shí)。

隨著數(shù)字技術(shù)在地震觀測中的大量應(yīng)用，人類正迎來破解地震密碼的曙光。2008年5月12日，汶川8.0級(jí)地震發(fā)生后，由陳運(yùn)泰領(lǐng)導(dǎo)的研究組隨即下載全球地震臺(tái)網(wǎng)記錄資料，進(jìn)行汶川地震破裂過程反演。在地震發(fā)生后10多小時(shí)，他們就提交了測定結(jié)果，明確給出不但汶川、映秀是重災(zāi)區(qū)，北川、青川一線也為重災(zāi)區(qū)的結(jié)果。這一重要信息，被火速發(fā)送至前線指揮部，為部署救援力量提供了寶貴的決策依據(jù)，“極震區(qū)”的概念也從這次地震后廣為人知。

“一次反演需要的數(shù)據(jù)量太大了，過去我們拿到地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通常一年半載才能得出測定結(jié)果，雖然這在學(xué)術(shù)上可能有意義，但對(duì)地震救援工作而言失去了實(shí)用價(jià)值。目前地震信息通過衛(wèi)星傳到數(shù)據(jù)中心，再到我們下載資料所用時(shí)間仍然有壓縮的空間?！痹陉愡\(yùn)泰看來，隨著5G時(shí)代的到來，一定可以再度創(chuàng)造時(shí)間奇跡。

在汶川地震10周年之際，我國宣布建設(shè)中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場。這塊占地78萬畝、橫跨川甘交界到云南南部的實(shí)驗(yàn)場區(qū)域，將致力于破解從地震孕育發(fā)生到地面振動(dòng)以及工程抗震應(yīng)用的全鏈條防震減災(zāi)科技問題，也是國際上現(xiàn)今唯一針對(duì)大陸型強(qiáng)震進(jìn)行系統(tǒng)研究的地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場。未來3年，中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場還將建成多口數(shù)百米至1000米的地震井下觀測臺(tái)陣，獲取更豐富的地下結(jié)構(gòu)和介質(zhì)觀測數(shù)據(jù)。

應(yīng)急管理部副部長、中國地震局局長鄭國光表示，實(shí)驗(yàn)場將凝聚國內(nèi)外、多學(xué)科的地震科研力量，為實(shí)現(xiàn)從科學(xué)統(tǒng)籌不夠的“游擊戰(zhàn)”向圍繞顯著提升地震災(zāi)害防治能力、聚焦關(guān)鍵科學(xué)問題開展持續(xù)攻關(guān)的“陣地戰(zhàn)”轉(zhuǎn)變。

（編輯：守城）