《自然》特写 汶川地震暴露中外科学家的认知缺陷

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1、自然特写 汶川地震暴露中外科学家的认知缺陷.txt 求而不得，舍而不能，得而不惜， 这是人最大的悲哀。付出真心才能得到真心，却也可能伤得彻底。保持距离也就能保护自己， 却也注定永远寂寞。 自然特写：汶川地震暴露中外科学家的认知缺陷龙门山有着河谷切割出来的世界上最陡峭的山坡，非常容易由地震引发巨大的滑坡。龙门山断裂带穿过白鹿镇一学校的院子，造成这道高 2 米的混凝土隆起的断层，就是 512 大地震的元凶。这些地壳上的裂纹在一定程度上欺骗了大家。中外科学家都曾将它们绘制在地图上，却 没有意识到它的厉害之处。 5 月 14 日的自然杂志在题为沉睡的巨龙(The Sleeping Dragon)的特稿

2、中，较为详 细地回顾了自汶川地震一年来，中外科学家对这一罕见而独特的大地震的思考。这篇由 Alexandra Witze 撰写的报道指出:与其他地震所不同的是，中国和其他国家的科学家对于 这次地震均暴露出认识上的缺陷。下面是这篇报道的内容：在四川省的白鹿镇，两栋教学楼面对面地矗立在庭院的两侧，带着令人愉悦的白色或者淡蓝 色的装饰。这是一个平静的四月天，凉爽而潮湿。一个企鹅形状的垃圾箱站在庭院的一侧， 就像是等待着有人给它们投掷糖果，但是今天却没有人给它喂食。在庭院的右侧有一道 2 米 多高的混凝土隆起穿过了整个院子。这正是断层的表现形式2008 年 5 月 12 日四川大 地震的元凶。在庭院的

3、另一边则是另一番景象。那里堆满了砖头瓦砾，这是在地震中倒塌的另一栋楼房的 残骸。地质学家们正在挖掘一道 40 米深的壕沟，用来寻找地震的信息，以获知在那一天到 底发生了什么。“我对这次地震感到很惊讶。 ”中国地震局地质研究所的副所长徐锡伟说。2008 年四川地震 带来的建筑物崩塌、山体滑坡和泥石流掩埋了很多城镇并杀死至少 70，000 人，同时对中国 西南的生态环境造成了极大的破坏。与其他地震所不同的是，中国和其他国家的科学家，对于这次地震均暴露出认识上的缺陷。 以前科学家评估地震风险，往往把重点放在那些经常移动并频繁制造地震的断层上。这一策 略因很多地震遵循这些原则而取得成功。但是在四川西部

4、，这却是一个灾难性的错误。一年后，研究人员正在研究这个致命的断层，希望能找到办法以避免重复错误。回想起过去 的种种表象，他们说，龙门山的地质状况在试图警告他们。问题山脉巨大的山脉横亘于平均海拔 5000 米以上的青藏高原和低缓的四川盆地之间。这里有着世界 上最陡峭的地形坡度，麻省理工学院(MIT)的地质学家 ClarkBurchfiel 说。在 50 公里的距 离内，这里海拔高度飞一般地改变了 4000 多米。龙门山有着河谷切割出来的世界上最陡峭 的山坡，非常容易由地震引发巨大的滑坡。如果没有强烈的地质运动，很难产生并保持这样陡峭的地形坡度。在上世纪 80 年代末，Burchfiel 和他的同

5、事们开始在这个地区进行填图 工作，他们相信他们会发现一些证据来证实沿龙门山大规模的地面运动:高原与平原之间的 挤压和山脉的抬升会使这个地带每年大概缩短 10 毫米。但经过多年的研究，这个地带并没有以他们预计的尺寸缩短。通过对岩层填图，他们发现每 年位移其实只有 1-2 毫米，而并不是预计的 10 毫米。 “在这样低的运动速度下，如何形成这 么高的山脉令人费解。 ”Burchfiel 如是说。尽管如此，他必须遵从岩层给出的确凿证据。 因此在没有人相信会有如此低速运动的情况下，他最终只发表了一个有关该区域的主要地质 概况，然后转向附近其他地区的填图工作。然而随着时间的推移，新的研究证实了他的结论。

6、研究人员利用全球定位系统(GPS)测量地 面运动，发现在垂直龙门山方向上有低速的滑动，速度正如 Burchfiel 所提出的那样是每年 1-2 毫米。在地质学家看来，这一速度并不会产生太大的危害，因为断层对有可能引起地震的能量的积 累与该区域地壳运动速度是成比例的。比如，在一个山脉两侧的两点，如果一个相对于另一 个移动得很快的话，那么岩体之间的应力会很快地累积应力需要通过岩体沿断层的运 动释放。通常情况下，这种运动不太稳定但是极少发生。当应力积累到足够大，超过岩体之 间的摩擦力的时候，就会忽然发生释放，这就引起了地震。据测量的结果，四川地震的矩震级规模有 7.9，沿着北川断层走向的位移大概有接

7、近 5 米之 多。考虑到应力的缓慢积累，经粗略计算表明，历史上发生这种大规模地震的频率应当非常 小，大约每 2，000 至 10，000 年一次。巨大的震动会在区域地质上留下印记。但是因为暴雨和很高的侵蚀速度淡化了大部分的印记， 所以在龙门山很难找到这些记录。英国 Durham 大学的地质学家 AlecanderDensmore 曾在这 个地区进行过断层填图，他说:“已经没有很多的地方可以清晰地展示过去的历史了。 ”成都 地质矿产研究所的地质学家陈智梁说，历史上已知的沿北川断层发生的地震都比 2008 年的 地震小得多，其中一次发生在 1958 年，震级为 6.2 级，另一次发生在 1970

8、年。没有任何考 古证据表明，自 1500 年前北川镇建立起来之后曾被地震摧毁过。几乎没有人想到是龙门山造成了主要的地震灾害。MIT 的地球物理学家 LeighRoyden 曾在这 里建立了一个构造模型。 “我认为这并不会引起一次大的地震。 ”他如是说。事后，人们很容易意识到忽略龙门山地震的可能性是多么危险。有些事情很少发生但并不意 味着它永远不会发生。这应该是明显的，沿着这个山脉的断层宛如沉睡的巨龙，它应该会在 某个时候醒来。但是研究人员需要将有限的时间和经费用在对地震风险的评估上，因此他们 只能将关注的重点放在那些每隔数百年就发生一次大地震的地区而不是那些可能在 5000 年间都保持沉默的地

9、区。比如，相对于北川断层，中国的地质学家更加关注西边的两个更加活跃的断裂带:安宁河断 裂带和鲜水河断裂带。这两个断裂带每年走滑的距离高达 10 毫米左右。中国地震局将其大 部分的监测工作放在这些活跃的断层上，包括部署近 300 个宽频带地震仪 可以捕获 较大范围的振动频率用这个世界上最密集的监测网络绘制地壳下的地图。当北川断层发生破裂以后，地震学家将研究重心转移到龙门山。还有些研究者在考虑附近新建的水库引 发地震的可能性。现在的问题是地质学家能从四川地震中获知哪些关于未来地震风险的信息。一些人认为，更 应注意地形坡度陡峭地区，即使那里只发生了很小的地表运动。Royden 指出在加拿大西北 地区

10、有个类似的区域，但是那里很少人生活，所以它不可能被优先研究。在中国和其他一些 人口稠密的地区，有一些明显的类似情况，研究人员一定会考虑重新审视这些山区地带。除了表现得昏昏欲睡、不太活跃外，北川断层的另一个特征也令地球科学家放松了警惕。从 表面上看，这个断层似乎被分为一些很小的破裂段，这些破裂段各自相对独立地运动，只能 各自引起较小的地震。 “我们习惯于单独地看待这些破裂段，并且认为地震的规模不会超过 它们各自能引发的最大地震。 ”哈佛大学的地质学家 JohnShaw 说， “但是实际上，这次地震 的规模远远超过预期。 ”这就是去年发生的事情。北川断层破裂穿过了总长 240 公里的多个破裂段。在

11、它的东南有一 个次生的彭灌断层，破裂总长 72 公里。这些破裂段在深部相互衔接，使地震危险性的增强 远大于预期。中国的地质学家现在已经开始详细绘制这些与北川断层相连的断层的地图。尚存的危险是另一个需要关注的问题。因为北川断层几乎破坏了震中东北的所有地区，一些 科学家在考虑，这些破裂段是否会向西南发育?附近的断层也是潜在的危险。一项研究暗示 北川地震增加了其他地区的应力，比如鲜水河断裂带和雅安附近以及成都东南的其他断层。 另一项研究甚至认为，在今后十年中该地区有 8%-12的可能发生 7 级以上的地震，这一可 能性甚至高于地震前的 2008 年。灾难如何袭来在这个受到威胁的地区最大的城市是成都，

12、现在拥有 1000 万人口。拥挤的交通和旺盛的需 求使得在工作时间甚至很难打到车。那些来自北京或上海，更乐于享受悠闲生活的年轻专业 人士骑着电动自行车穿过拥挤的人流和车流。成都也聚集了四川省最顶尖的地震科学家，他们将 5 月 12 日的地震简称为“512” ，就像 美国人提到“911”一样。在成都整洁的办公室里，他手边放着一本中文版的物种的起源 ，对面的墙上贴着一张爱 因斯坦的画像，陈先生以这样方式回忆起 5 月 12 日下午 2:28 的那一刻。办公室开始剧烈地 晃动，他在这个城市生活了四十多年，从来没有感受过这样的颤动。人们迅速撤出了大楼并 涌入街道。陈先生尝试着给他的儿子打电话，但是电话

13、已经打不通了，他赶紧跑到附近的中 学寻找他的孙女，随后他又回到自己的办公楼。当地震来袭的时候，城区另一边的杜芳(DuFang)一直藏在四川省地震局她的办公室的书桌下 面。作为地震预报中心的副主任，杜说当地震来袭的时候，她确实感到不知所措。虽然之前 有些关于四川某地的蛤蟆涌上街道的报道，但是她更相信科学数据，因为沿着北川断层布置 的地震检波器并没有记录到不断增加的颤动。中国政府一直在不遗余力地进行抗震救灾工作。政府迅速派出救援队伍赶赴灾区的快速反应 获得了一致的赞扬，但是随后就不得不面对那么多学校倒塌的质疑。映秀镇是最接近震中的 地方，那里 80的人口都在这次地震中失去了生命。一些简易房被搭建起

14、来，用来安置漩 口中学的 55 个幸存者，其中包括 43 个学生。政府正在非常迅速地进行重建工作，很多新的 房子正在兴建或者已经完工。龙门山沿线新修的房子要求至少能够抵抗 8 度(烈度)地震，而之前成都的建筑规则只要求抵 抗 7 度地震。但是在很多地方，重建工作正在如火如荼地进行，没人能保证所有的建筑都能 按照这个规定的标准严格执行。村民们推着手推车到山坡上，利用碎石重建房屋。大堆的砖 块被收集起来用于重建，而这其实是最差的抗震建筑材料。成都山地灾害与环境研究所的地貌学家崔鹏说，有超过五分之一的人在地震中被山体滑坡和 泥石流杀死。虽然难以统计出精确的数据，但是山体滑坡和泥石流大概影响了 51

15、个县 13 万 平方公里的区域；估计一共至少发生了 5 万次的山体滑坡，极有可能超过 10 万次。其中有 在王家堰的一次滑坡，一下子吞噬了 1600 条生命。而另一次在北川高级中学，将 400 个学 生埋葬在地下。其他的一些地区，滑坡和泥石流虽然没有直接伤害生命，但是它们却阻塞河 道，产生了二十多个堰塞湖，对下游居民的生命财产安全构成了巨大的威胁。崔鹏说，山体滑坡在雨季尤其危险。地震造就了很多的陡坡，它们很容易在雨后发生垮塌。 比如，在去年 9 月的一场暴雨就带来巨大的泥石流，再次席卷了已经空无人烟的北川。如果 继续砍伐森林或者盲目开矿破坏山体的话，这个问题将越来越严重。崔鹏同时指出，如果靠

16、着山坡重建房屋的话，再高的抗震标准也形同虚设，因此选择新建住房的位置非常重要。他 的研究组正向政府建议一些好的重建地区，以避免二次重建。海量的数据虽然到处都是令人沮丧的消息，但是科学家表示，这次地震所积累的数据将从根本上提高这 一地区的地质学水平。这些数据的存在正是因为在最近几年里，中国政府已经花了很多钱更 新设备，力图使中国的地球科学在世界舞台上具有极强的竞争力。政府项目的一个亮点是建立一个拥有近 300 台宽频带地震仪的地震台网，这是由中国地震局 的刘启元和他的团队在四川西部部署的。如此密集的地震台网可以与世界上任何大型地震台 网相媲美，它迄今已经取得了超过 7 万亿字节的数据，这样的成果令西方科学家也羡慕不已。 MIT 的地球物理学家 RobvanderHilst 在这个区域部署了 25 个工作站，他称中国的这个地震 台网是“独门绝技” 。从 2006 年 10 月最早开始部署的这些太阳能地震工作站，平均间隔 5- 30 公里，覆盖了 37 万平方公里的山区，有专人每四个月去每个工作站收集数据。最初由科 技部和四川省政府