我拿什么獻(xiàn)給你，邢臺地震五十年？

李欽祖

(河北省地震局，石家莊 050021)

我拿什么獻(xiàn)給你，邢臺地震五十年？

李欽祖

(河北省地震局，石家莊 050021)

筆者回顧了邢臺地震50年來自己對地震預(yù)測的深刻認(rèn)識，總結(jié)出我國板內(nèi)地震不同于板緣地震的研究特色，指出應(yīng)盡快建立板內(nèi)地震學(xué)，以期提煉出板內(nèi)地震的本質(zhì)特征，為我國的地震預(yù)測研究可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

邢臺地震；板緣地震；板內(nèi)地震

0 引言

邢臺地震以來的50年，作為經(jīng)歷過地震活躍期的地震工作者，終其一生對地震預(yù)測的所思所想、所疑所猜，可能比他當(dāng)時發(fā)表論文時表達(dá)的思想更深刻，只是尚未證實(shí)是對是錯。已故者，其想法沒來得及證明是對是錯，以未竟之事變?yōu)闊熢?，?shí)在可惜。健在者，最好把想法以某種形式記錄保存下來，無論是對是錯，供后來者繼續(xù)探索時參考，或繼承發(fā)展，或補(bǔ)充修正，讓其“可持續(xù)”，可能更有意義。

對地震的研究探索能夠“可持續(xù)”，是最節(jié)約的。張衡歷經(jīng)10年，于公元132年研制成候風(fēng)地動儀，并于公元134年成功記錄到地震，為什么候風(fēng)地動儀失傳了？歷史地震資料，為什么有些地區(qū)豐富，有些地區(qū)貧乏？有保存有傳承，才可持續(xù)；無保存，無傳承，就歸零。可持續(xù)是節(jié)約，歸零后從頭來是浪費(fèi)。發(fā)表的論著、交流的報告、存檔的資料，都可作為可持續(xù)的一種形式。我就是本著這個理解，把自己從事地震工作的一些體會和想法，獻(xiàn)給我有幸終生身處的中國地震界，獻(xiàn)給我度過難忘時光的河北省地震局，獻(xiàn)給邢臺地震50年和唐山地震40年紀(jì)念，更是誠心誠意留贈給未來勇于探索、勇于創(chuàng)新的年輕地震工作者。

1 地震成因

我們這一代地震工作者，親歷了許多地震，對地震序列雖有很多切實(shí)感受，但卻尚未形成科學(xué)認(rèn)識?，F(xiàn)在就面臨著一個突出問題：如果今天在邢臺或唐山老震區(qū)發(fā)生1次4.0～5.0級地震，應(yīng)當(dāng)怎么判斷它是余震還是新發(fā)地震？目前尚無判斷地震序列是否已結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)。它還屬于不屬于主震后的那個序列，是不是余震?

描述一次地震的基本參數(shù)包括：發(fā)震時刻，震源位置(經(jīng)緯度、深度)，震級；描述地震的運(yùn)動學(xué)參數(shù)可以用最佳雙力偶解表達(dá)：2個節(jié)面的走向、傾角、滑動角，各應(yīng)力主軸的方位、傾角；描述地震破裂過程可以用1組參數(shù)：破裂方向，破裂速度，破裂長度，錯距，地震矩，應(yīng)力降等。1次地震是1個事件，1個地震序列是由大量事件組成的1個集合。描述這種集合，尚無確定參數(shù)可以使用。地震學(xué)家們應(yīng)該建立1組描述地震序列的參數(shù)：序列的空間范圍，持續(xù)時間，地震數(shù)量，主震及余震的震級構(gòu)成，等等。這組參數(shù)的建立將標(biāo)志著人們對地震序列認(rèn)識的成熟程度。如果地震序列參數(shù)尚未建立起來，恐怕一直都說不清楚邢臺、唐山這2個地震序列。

目前關(guān)于地震成因的機(jī)理研究基本上以板塊構(gòu)造學(xué)說為中心。板塊學(xué)說創(chuàng)立50年來，取得了輝煌成就，被世人普遍接受。板塊學(xué)說的實(shí)質(zhì)是研究板塊邊緣的學(xué)說。板塊邊緣即板塊與板塊的接觸地帶，板塊間的接觸關(guān)系有4種：轉(zhuǎn)換斷層、俯沖、拉張、碰撞。轉(zhuǎn)換斷層上的地震主要表現(xiàn)為斷層的大規(guī)模水平錯動，震級大，斷裂的破裂長度大，破壞程度和災(zāi)情就嚴(yán)重，典型的例子就是美國的圣安德烈斯斷層(圖1)。關(guān)于它的研究成果最多，包括彈性回跳理論、地震斷層成因?qū)W說、震源機(jī)制、地震破裂的位錯理論、一系列震源參數(shù)的測定方法，等等。這些理論構(gòu)成了現(xiàn)今地震學(xué)的主要內(nèi)容，大多地震學(xué)教科書都是講授這套理論的，我們一直認(rèn)真學(xué)習(xí)這套理論，毫不懷疑地接受這套理論。俯沖帶上的地震，震級也比較大，主要特征是震源深度可以延伸很深，最大深度約700 km多，這類地震的發(fā)生往往會引起海嘯，日本地震學(xué)家曾提出粘滑模型解釋俯沖帶上地震的發(fā)生機(jī)制；板塊拉張邊界上的地震，震源深度較淺，震級較小，震災(zāi)較輕；板塊碰撞帶上的地震比較復(fù)雜，較突出的是震源深度分布表現(xiàn)出分層性。碰撞使地殼變厚，陸地抬升。我國除西藏地區(qū)接近印度洋板塊與歐亞大陸板塊的碰撞帶外，其他地區(qū)都被劃在板內(nèi)。

圖1 圣安德列斯斷層標(biāo)識牌(a)與太平洋板塊與美洲板塊的分界(b)

板塊學(xué)說認(rèn)為板內(nèi)介質(zhì)均勻完整，不會有強(qiáng)烈的相對運(yùn)動。板塊學(xué)說沒有解釋板內(nèi)為什么也發(fā)生那么多強(qiáng)烈地震。板內(nèi)地震在板塊學(xué)說里是受冷落的，這是板塊學(xué)說還不夠完善的地方。既然把全球劃分為幾大板塊(圖2)，那就應(yīng)當(dāng)板緣地震、板內(nèi)地震都予以充分研究。

圖2 全球板塊構(gòu)造與震中分布(1963—1998年)

2 我國地震研究的特色

對于發(fā)生在轉(zhuǎn)換斷層板塊邊緣帶上的地震，板塊學(xué)說強(qiáng)力地支持地震斷層理論。但對于發(fā)生在我國的板內(nèi)地震，有些地震符合斷層理論，有些是勉強(qiáng)符合，有些則不符合。

我第1次感受到板緣地震與板內(nèi)地震的差別，是1982年在伯克利加州大學(xué)做短期訪問時，分析1979年凱奧蒂湖地震序列與1976年唐山地震序列所得到的結(jié)果，有很多差別。但當(dāng)時不能深刻地理解這種差別，琢磨了好幾年，才領(lǐng)悟到這些差別非同小可。通過2個地震序列的對比，梳理出4條主要差別，并把它們作為圣安德列斯斷層上地震比中國大陸板內(nèi)地震破裂過程簡單的證據(jù)。此結(jié)果1991年交流于IUGG會議，1992年發(fā)表于地球物理學(xué)報[1]，并且1995年申請到一項國家自然科學(xué)基金課題“板內(nèi)地震序列與板緣地震序列的特征差異”。

此后，研究思路有所擴(kuò)展。為什么板緣地震的破裂過程比板內(nèi)地震的破裂過程簡單？自然會聯(lián)想到板塊劃分，板緣類型，板緣與板內(nèi)的區(qū)別，等等。越聯(lián)想越感覺到，以往遇到的有些現(xiàn)象，不能用斷層學(xué)說較好地解釋。我個人從事的研究領(lǐng)域有限，這類性質(zhì)的現(xiàn)象，可能還有不知多少是我未曾聞、未曾見。所以，作為拋磚引玉，現(xiàn)僅將自己接觸過的現(xiàn)象做一羅列，主要有以下一些重要現(xiàn)象。

1)地震等震線的形狀，我國西部“瘦長”者多，東部“肥胖”者多。1932年12月25日甘肅昌馬7.6級地震的等震線，可作為前者的代表；1966年3月8日邢臺6.8級地震的等震線，可作為后者的代表[2]。

2)地震序列的余震分布區(qū)，我國西部“瘦長”者多，東部“肥胖”者多。1970年通海地震序列可作為前者的代表，邢臺地震序列可作為后者的代表。地震序列的持續(xù)時間，我國西部的大多偏短，東部的大多偏長，有的超長。通海地震序列可作為偏短的代表，邢臺地震序列或許能做超長的典型。我國地震的P波初動求出的斷層面解，一般都含有20%～30%矛盾初動符號。地震序列中的震源機(jī)制解，隨時間、地點(diǎn)都是變的，一致性較差。整個序列震中分布散成一片，雖有相對密集，但并非被大斷層穿成串。

3)我國大地震的群發(fā)形式，很少表現(xiàn)為沿大斷層的遷移，而主要表現(xiàn)為成組活動。最新的例證是，2008年5月12日四川汶川8.0級地震、2010年4月14日青海玉樹7.1級地震、2014年2月12日新疆于田7.3級地震這一組地震活動。汶川地震破裂是NE向的，長度約300 km多，但其后并未在破裂延伸方向上發(fā)生大地震，玉樹地震、于田地震是在汶川地震的NW方向發(fā)生的。

4)我國大地震與斷層的關(guān)系：①有明顯的斷層，如1920年海原8.5級地震，1932年昌馬7.6級地震，1970年通海7.7級地震，1973年爐霍7.6級地震，2008年汶川8.0級地震等，雖然有斷層，但與轉(zhuǎn)換斷層上同等震級地震的斷層相比，斷層長度小、錯距?。虎谟卸鄺l斷層，如1976年龍陵7.4級地震；③有的斷層太小，與震級不匹配，如1976年唐山7.8級地震；④有的沉積覆蓋層太厚，有無斷層不清楚，如1966年邢臺7.2級地震；⑤有的地震找不到對應(yīng)的斷層。如1967年河間6.3級地震，1974年昭通7.1級地震，1975年海城7.3級地震，1989年大同震群，1998年張北6.2級地震。據(jù)一位目擊者說，1980年前后，美國艾倫教授訪華時，聽說中國有的地震無斷層，表現(xiàn)出驚訝、不可思議，彼岸的人也感受到了彼此地震的差異。

3 討論與結(jié)論

前述這些現(xiàn)象表明，我國的地震活動作為板內(nèi)地震，成因機(jī)理比較復(fù)雜。有些地震，特別是西部地區(qū)，破裂長度大、等震線和余震區(qū)“瘦長”、余震少且衰減快，可以用二維破裂面上的位錯模式來描述。而東部地區(qū)，破裂長度不大甚至找不到破裂面痕跡，等震線和余震區(qū)“肥胖”，這顯然表示地震不是在二維的平面上、而是發(fā)生在三維空間中的體破裂。整個體內(nèi)破裂，要恢復(fù)到平衡狀態(tài)，就須經(jīng)過比面破裂更長的調(diào)整時間，因此余震多且衰減慢。有些地震，處于上述2種極端情況之間的折中形式，等震線和余震區(qū)具有優(yōu)勢長軸方向，但有些偏胖，大體上符合斷層面模型，卻又不同程度地表現(xiàn)出某些偏離，對應(yīng)得比較勉強(qiáng)。西部地區(qū)地震的破裂方式也表現(xiàn)出復(fù)雜性，如云南騰沖地區(qū)、思茅地區(qū)和四川馬邊地區(qū)的地震，以及前面提到的昭通地震，都表現(xiàn)出體破裂的特征。P波初動求出的震源機(jī)制解中出現(xiàn)矛盾初動符號，地震序列中震源機(jī)制解隨時空有變化，也都表明各個地震的實(shí)際破裂過程遠(yuǎn)不如斷層面模型表述的那樣簡單、純粹，而是有所偏離。

第2部分主要總結(jié)了我國大地震在總體上表現(xiàn)出的某些宏觀特征。這些特征表明，中國大地震在總體上也具有“體”的性質(zhì)。例如：刁桂苓等通過研究1989年10月大同震群135次小震的可信震源機(jī)制解，發(fā)現(xiàn)震源機(jī)制解各參數(shù)的空間取向分布較離散，表明由眾多小震震源機(jī)制解確定的破裂方向呈現(xiàn)多樣性，展現(xiàn)出震源體動態(tài)擴(kuò)展、“處處”破裂的特征，震源體內(nèi)的多次破裂沒有沿一個斷層面擴(kuò)展，而是表現(xiàn)為一種體破裂的過程[3]。還有一個現(xiàn)象，令我印象深刻。國內(nèi)地震文獻(xiàn)中，研究區(qū)域應(yīng)力場和地震序列應(yīng)力場的論文很多。1993年，《地震學(xué)報》編輯部曾對《地震學(xué)報》1979—1992年發(fā)表的論文進(jìn)行過分類統(tǒng)計，其中關(guān)于應(yīng)力的論文數(shù)排行第4。國外地震文獻(xiàn)中，有關(guān)應(yīng)力場的論文很少。造成這個差別的原因可能是，國外普遍認(rèn)為地震的發(fā)生以及表現(xiàn)出的特點(diǎn)主要由斷層決定；而國內(nèi)學(xué)者認(rèn)為由應(yīng)力場和比斷層更復(fù)雜的構(gòu)造共同決定。

綜上所述，板內(nèi)地震比板緣地震，特別是比轉(zhuǎn)換斷層上的地震，成因機(jī)制和破裂過程要復(fù)雜得多。斷層滑動是轉(zhuǎn)換斷層上地震的發(fā)震模式，但不是所有地震的單一發(fā)震模式。板內(nèi)地震可能不存在統(tǒng)一的發(fā)震模式，某些板內(nèi)地震，不同程度地符合斷層面震源模型；但另一些板內(nèi)地震，則不能用沿斷層面做簡單滑動的破裂面模型來解釋，而是表現(xiàn)出體破裂(在三維的體積內(nèi)發(fā)生的破裂)之特征，需用新的理論來解釋。我國的地震學(xué)者應(yīng)徹底地研究我國地震的特點(diǎn)，尤其是它們與板緣地震的差別，以期提煉出板內(nèi)地震的本質(zhì)特征，取得充足的觀測事實(shí)和研究成果之后，盡快建立板內(nèi)地震學(xué)。

[1] 李欽祖，Bruce A B.1979年加州凱奧蒂湖地震序列震源機(jī)制分析：美國加州地震比中國大陸地震破裂過程簡單的證據(jù)[J].地球物理學(xué)報，1992，35(2)：160-173.

[2] 國家地震局地震區(qū)劃圖編委會.中國地震綜合等震線圖(1∶4000000)[M].北京：地震出版社，1991.

[3] 刁桂苓，于利民，寧杰遠(yuǎn)，等.1989年大同震群的體破裂特征[J].地球物理學(xué)報，1993，36(3)：360-368.

What Can I Take to You, The 50th Anniversary of the Xingtai Earthquake?

LI Qin-zu

(Earthquake Administration of Hebei Province, Shjiazhuang 050021, China)

The author reviews his deep understanding of earthquake prediction in the past 50 years since the Xingtai earthquake; summarizes the unique research characteristic of intraplate earthquake in our country that is different from the plate-boundary earthquake; points out that we should establish intraplate seismology as soon as possible to extract the essences of the intraplate earthquake activity so as to contribute strength for our country's earthquake prediction research.

Xingtai earthquake; plate-boundary earthquake; intraplate earthquake

李欽祖.我拿什么獻(xiàn)給你，邢臺地震五十年？[J].華北地震科學(xué)，2017，35(1):78-80，84.

2016-10-28

李欽祖(1936—)，男，山東臨清人，研究員，主要從事地震學(xué)研究.

P316

A

1003-1375(2017)01-0078-03

10.3969/j.issn.1003-1375.2017.01.013