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中国地震灾害与防震减灾
发布时间:2013-05-09   字号:【】 【】 【】   
中国地震灾害与防震减灾
张培震
 

  

尊敬的委员长、各位副委员长、秘书长、各位委员:

  2008年5月12日四川汶川发生8.0级强烈地震,造成了极其巨大的人员伤亡和经济损失,在党中央的领导下,全国人民万众一心,奋起抗震救灾,谱写了可歌可泣的动人篇章,展现了中华民族不屈不挠、团结奋进的英雄壮举。下面我就中国地震地质构造、5.12汶川大地震特征与成因、地震预报现状与防震减灾战略思考向各位汇报,不妥之处请批评指正。

  一、中国的地震灾害与地震地质构造

  中国是世界上地震活动强烈和地震灾害严重的国家之一。1900到2007年间,我国大陆地区已经发生7.0至7.9级地震70次,8.0级及以上地震6次,这些地震造成的灾害涉及28个省份,死亡59万人,伤残76万人,受灾达数亿人次。因而,积极开展防震减灾,最大限度地减轻地震灾害应该是我国的基本国策之一。

  地震是一种自然现象,地球表面山川地貌的形成在很大程度上就是一次次强烈地震的结果。在地球内部动力作用下,能量在断裂的特殊部位缓慢积累,当其超过岩石或断裂能够承受的限度时,就会突发错动,使已积累的巨大能量以地震波的形式瞬间释放,引起地球表面的剧烈振动,导致建筑破坏和自然地貌改观,并可能产生长达几十到几百公里的地表破裂带。衡量一次地震释放能量的大小用震级表示,而一次地震对地面和建筑物的破坏程度用地震烈度表示。例如,5.12汶川大地震的震级为8.0,震中区的最大地震烈度超过XI度(新中国烈度表划分的最大烈度是XII)。

  中国大陆强震的分布是不均匀的,其最显著特征是西强东弱,有历史记载以来,以东经107度为界,西部共发生7级以上强震91次,东部只发生27次(台湾省和东北深震除外)。但是由于东部人烟稠密经济发达,地震形成的灾害要远大于西部。地震活动西强东弱的原因是中国大陆构造变形的主要动力来自于印度板块对青藏高原的推挤。

  大陆强震还具有明显的分带性,强震沿地震带集中发生。

  新疆的强震主要沿南天山和北天山地震带发生,特别是南天山与帕米尔交界的乌什地区更是全球大陆强震的高发区,地震类型以挤压逆冲为特征,反映了天山山脉向塔里木和准噶尔盆地的双向逆冲作用。

  青藏高原的强震多数发生周边地震带上,其南边界是弧形的喜马拉雅地震带,有历史记载以来发生过5次8级以上强震;东边界是著名的南北地震带, 5.12汶川大地震就发生这里;北边界是祁连山-阿尔金地震带,也控制了一系列7级以上历史强震的发生;高原内部的强震则主要发生在一些大的断裂带上,如1954年西藏当雄8级地震发生嘉利断裂带上, 2001年昆仑山口西8.1级地震发生在昆仑断裂带上。

  川滇地区也是中国大陆地震活动强烈的地区,有历史记载以来共发生7级以上强震23次,主要沿鲜水河-小江地震带和滇西(腾冲-澜沧断裂)地震带分布。

  由陕西渭河盆地、山西盆地带、内蒙河套盆地带、银川盆地和六盘山区组成的鄂尔多斯周缘地震带则是另一个强震活动带,控制了有历史记载以来的19次7级以上强震的发生。其中1556年陕西华县8级大地震及后续次生灾害造成了83万人的死亡,是有历史记载以来死亡人数最多的一次地震事件。而1920年宁夏海原8.5级地震形成了长达215公里的地表破裂,造成了20万人的死亡。

  华北平原地震区有历史记载以来发生过7次7级以上强震。东部沿郯城-庐江断裂1668年发生过8级强震。北边界的张家口-渤海断裂带与盆地内北北东向断裂的交界地带往往是强震的孕育场所,如1679年三河-平谷8级地震和1976年唐山7.8级地震。华北平原的7级以上地震还沿内部主要活动断裂发生,如1937年山东磁县和1966年邢台地震。

  东北吉林和黑龙江一带的7级以上强震发生在600-700公里深度范围内,不对地表形成强烈破坏,是太平洋板块下插入日本岛弧和中国大陆之下的结果。除了福建和广东东南沿海受台湾海峡地质构造运动影响发生过7级以上强震之外,中国大陆的其他地区强震活动相对较弱,一般很少发生7级以上的破坏性地震。

  上述强震活动受中国大陆周边动力环境和内部地质构造的控制。中国大陆地处欧亚板块的东南部,为印度板块、太平洋板块和菲律宾海板块所挟持,板块间的相对运动和板内动力作用控制着中国大陆地震的空间展布格局,其最显著的特征之一就是巨大的活动断裂十分发育,将中国大陆切割成为不同级别的活动地块。活动地块边界带也就是重要的地震带,例如青藏地块的东边界带就是著名的南北地震带,这次5.12汶川大地震发生在其中段的龙门山断裂带上,这就是中国大陆地震成带分布的原因。值得一提的是距5.12汶川大地震200多公里的岷江断裂,1933年发生7.3级叠溪地震,地震本身造成了约6000人的死亡,但地震滑坡形成了几个堰塞湖,48天之后溃坝,冲毁了下游村庄,造成2500人的死亡。这一惨痛的历史教训表明,中央采取果断措施,迅速治理5.12汶川大地震形成的堰塞湖是完全正确和非常及时的。

  由于绝大多数7级以上强震都发生在活动地块边界的活动断裂带上,查明这些断裂带的活动习性和长期地震危险性,是做好防震减灾工作的基础环节。建议有关部门统一规划,按轻重缓急分阶段地对全国主要活动断裂开展详细调查和综合研究,为防震减灾提供基础信息。

  二、5.12汶川8.0级强震的特征与成因

  中国地震台网测定5.12汶川大地震的震级为8.0级,震源深度约为14公里,地震主要能量的释放是在一分多钟内完成的。到目前为止已发生余震一万三千多次,并且还会持续相当长的一段时间,其中最大强余震震级达6.4级,这些余震主要分布在从映秀镇到青川县的龙门山断裂带的中北段,形成长达300公里的余震带。

  这次地震释放出巨大的能量以地震弹性波的形式传遍中国大陆乃至整个地球,地震波引起强烈地面震动造成大量房屋倒塌和近7万人的死亡。地震还引发数以万计的山崩、滑坡、塌方、泥石流等严重地质灾害,毁坏了交通、通讯等生命线系统,给营救工作带来巨大的困难。由于地震滑坡对河流的阻塞,还形成众多的堰塞湖,对下游人民群众带来极大威胁。总之,这次地震是新中国建立以来我国发生的破坏性最为严重的地震事件。

  地震发生后,中国地震局迅速组织了500多人的队伍对地震灾害损失进行评估和地震地质进行考察。考察结果正如在座的许志琴委员震后很快指出的那样,这次地震是龙门山断裂带内映秀-北川断裂活动的结果。在地震发生的短短一分多钟时间内,地壳深部的岩石中形成了一条长约300公里、深达30公里的大断裂,其中的200余公里出露地表,形成沿映秀-北川断裂分布的地表破裂带。该带从映秀镇以南开始向东北方向延伸,经北川县,过平通镇和南坝镇,终止在青川县的石坎乡附近。另外,龙门山与成都平原交界的灌县-江油断裂也发生了60多公里的破裂。地震地表破裂带延伸方向是从西南到东北,断裂面向西北方向倾斜,相对于四川盆地,龙门山沿这条地表破裂带既有向上的运动,又有向东北方向的运动,其最大垂直错距和水平错距分别达到5.0和4.8米,沿整个破裂带的平均错距可达2米左右。在地表破裂带经过之处,所有的山脊水系和人类建筑均被错断毁坏,并形成大量的滑坡、山崩、泥石流等地质灾害,与之相对应的地表均是震灾最严重的地方。由于地震的能量主要沿断裂释放,造成地震破坏在垂直于断裂的方向上衰减很快,所以这次地震对成都平原没有造成太大的破坏。

  这次地震的破裂起始点在地面的投影对应着汶川县,所以被称为5.12汶川大地震。通过地震波反演获得的沿地震断裂面的位移分布表明,破裂带南段的映秀镇和中北段的擂鼓镇-北川县城一带的位移量最大,地表地震地质调查证实了这一点,这两个地段可能是能量释放最集中的地方,地震灾害也最严重。另外,这次地震破坏严重的地方无一例外地都坐落在断裂带上,例如北川县城遭到毁灭性破坏的原因有四条:1.映秀-北川发震断裂从整个县城通过;2.县城附近的地震破裂位移量大,地震在这里释放的能量也大;3.县城坐落在河滩松散堆积物之上,场地效应和地基失效使破坏加剧;4.大量的山体滑坡和岩石崩塌使得灾害雪上加霜。

  这次地震还引起了大区域的地表变形。震后的全球定位系统(GPS)观测表明,龙门山和四川盆地除了在水平方向上发生大幅度的相向运动外,龙门山大幅度上升,其幅度正在测算过程中;四川盆地相对下降,下降幅度在沿龙门山前的安县、都江堰一带最大,达30-60厘米,向东迅速变小,到重庆一带反而表现出数毫米的上升现象,但误差较大。这种大尺度的地表变形图像是地震引起的弹性暂态形变,随着时间的发展会逐渐停息,恢复到原来的稳定运动状态。

  汶川地震发生在四川龙门山逆冲推覆断裂带上。该断裂带是青藏高原和华南地块的边界构造带,经历了长期的地质演化,具有十分复杂的地质结构和演化历史。龙门山断裂带由三条具有发生强烈地震能力的主干断裂所组成:西边一条叫龙门山后山断裂(或汶川-茂县断裂),大体上沿汶川到茂县的高深狭谷延伸,这次地震时没有发生破裂,但滑坡等地质灾害十分严重;中间的一条叫龙门山主中央断裂(或映秀-北川断裂),沿映秀-北川-平通-南坝展布,连续性较好,这次8.0级地震破裂主要发生在这条断裂上;东边的一条叫龙门山前山断裂(或灌县-江油断裂),沿龙门山与成都平原交界处分布,这次地震形成了60公里长的地表破裂。上述三条断裂在垂直剖面上呈叠瓦状向四川盆地内逆冲推覆,断裂倾角在接近地表处较高(50-60°),随深度向下逐渐变缓,大概到地下20多公里深处,三条断裂收敛合并成一条剪切带,成为青藏高原推覆于四川盆地之上的主要控制构造。强烈的相对运动导致了龙门山与四川盆地的高差十分巨大,在不到60公里的范围内,从海拔约600米迅速上升到近4000-5000米,形成巨大的地貌台阶,是中国大陆地形最陡峭的地方。这次巨大地震的最根本动力来源还是青藏高原和华南地块之间相对运动在断裂带上产生的能量积累和释放。印度大陆向北推挤,形成了“世界屋脊”青藏高原,其平均海拔高度超过5000米,地下的地壳厚度达60-70公里,比四川盆地厚40公里的地壳多出20-30公里。在这种状态下,青藏高原不可能再向上升高和向下增厚,高原内部的地壳物质只能向东和向北扩展,导致高原在这两个方向上的增生。由于强硬四川盆地的阻挡,在青藏高原东部与四川盆地交界地带就形成了南起泸定和天全,北达广元和陕西勉县、长近500公里、宽约40-50公里、北东走向的龙门山脉。构成龙门山山脉的重要岩石单元是古老的杂岩体(彭灌杂岩,宝兴杂岩),这种岩石抵抗破坏和断裂的强度特别大,能够积累很大的能量在瞬间释放形成强烈地震。

  震前的GPS观测表明,整个龙门山推覆断裂带的构造变形速率很小,只有每年3-4毫米,每条断裂上的滑动速率只有平均1-2毫米,地震地质研究得到的万年时间尺度的断裂滑动速率也证实了这一量值。但是,从若尔盖草原向西的整个青藏高原东部向东和向北的运动速率都很大,到龙门山的突然变慢说明应变和能量在龙门山发生积累。另外,龙门山断裂在地壳上部倾角很陡,到20公里以下才变缓,这种结构也有利于能量的高度积累,形成如此巨大的8.0级强震。龙门山断裂带滑动速率的缓慢还导致强震复发周期的加长,估计龙门山断裂带8级强震的复发间隔至少在3000-5000年以上,这就是为什么在几千年的历史记录中龙门山断裂带上没有发生过强震的原因。

  2008年5月12日突然爆发的汶川8.0级地震是一次低速率、长周期和高强度的巨大地震。这次地震的特点是能量积累慢、复发周期长、影响范围大、破坏强度高、次生灾害重。由于这种地震发生在大陆内部,对人类社会的破坏性极强,并且难以预测,是一种值得重视和深入研究的新的地震类型。

  三、地震预报现状

  地震预测是一个世界性的科学难题。陈运泰院士曾系统总结和解释过地震预报的主要困难所在:地球内部的“不可入性”;大地震的“非频发性”;地震物理过程的复杂性。当前的科学技术虽然突飞猛进,但仍然是“上天容易入地难”,人们还不能对地震孕育发生的10-20公里深处进行直接观测,设在地表的间接观测也十分稀疏。大地震重复发生的时间很长,对大陆内部的断裂而言往往是上千年到数千年,远远大于人类的寿命和仪器记录地震的时间,这就限制了对地震发生规律的经验总结。地震是在极其复杂的地质结构中孕育发生的,它的过程是高度非线性的、极为复杂的物理过程,人类迄今为止对这一过程的了解很少。上述的主要困难极大地影响到地震预测预报的准确性,在制定防震减灾政策时应给以充分的考虑。

  美国科学家们曾提出“地震是不可预测”的学术观点,认为目前在世界范围内还没有任何方法能够有效地进行地震的短临预报,也就是还不能准确地预报几天到1-2月内地震发生的时间、地点和强度。这种观点在科学意义上大体是符合实际的,但不是绝对的。事实上,世界各国的地震学家们从来就没有停止过对地震预报的探索,并且不断地取得不同程度的进展。我国从1966年河北邢台地震起开始了地震预测的探索和实践,1975年对有明显前震活动的辽宁海城7.3级地震进行了成功的预报,之后还对发生在云南、新疆、青海和辽宁的一些具有某些“前兆”异常的中强地震进行过有减灾实效的震前预报,受到了有关省市和中国地震局的表彰。

  那么,地震能预测吗?我认为,在认真进行科学研究的前提下,地震的中长期预报(一般10年以上)相对可靠,但不是百分之百准确;短临预报非常困难,但不是绝对不可能,中国地震局资深地震预报专家张国民研究员的总结比较实事求是,“在充分和合理地应用现有实践经验和研究成果的前提下,在某些有利条件下,对某种类型的地震,有可能做出一定程度的预报。”这就是中国地震预报的现状。

  2004年批准的国家973项目的研究地区也包括龙门山断裂带,5.12汶川8.0级地震发生在项目研究区的东北部,获得了十分宝贵的震前和震后的观测资料。据我的了解,中国地震局监测预报司、中国地震台网中心和四川省地震局在5.12汶川大地震发生前没有接到任何有关这个地区正式的短临预报意见。从震前的监测结果来看,没有发现显著的、大范围的、能够让地震学家们在现有科学水平上、依据现有经验做出判断的“前兆”异常。但这次强震究竟有没有与地震相关的“前兆”异常,有什么样的“前兆”异常,能够汲取什么样的经验教训,还要等待对震前所有资料的进一步深入分析后才能下结论。

  胡锦涛总书记6月23日在两院院士大会上的讲话中指出:“必须把自然灾害预测预报、防灾减灾工作作为关系经济社会发展全局的一项重大工作进一步抓紧抓好”。对地震的监测预报是防震减灾的突出环节,是必须下大力气努力探索,争取有所突破的一项重要工作。我们之所以说明地震预报是世界难题,并不是要“知难而退”,为放弃开展地震预报研究寻找借口;而是要明确问题和困难所在,找准突破点,以便有的放矢地加强观测、加强研究,努力克服困难,知难而进,积极进取,探寻地震预报新的途径。

  四、中国防震减灾战略的思考

  中国是多地震国家的事实注定了伟大的中华民族将会永远与地震灾害相伴,在减轻地震灾害的实践中成长、发展和崛起。因此,我们必须有一个适合于中国国情、能够长期坚持的防震减灾的发展战略。我认为要在三个方面加强工作:

  (一)坚持预防为主,综合防震减灾

  2004年中国地震局提出了防震减灾工作的指导方针,即:“坚持防震减灾同经济建设一起抓,实行以预防为主,防御与救助相结合的方针。切实加强地震监测预报、震灾预防、紧急救援三大工作体系建设,进一步完善地震灾害管理机制。”这个指导方针是正确的,是符合中国减轻地震灾害实际的,也是应该长期坚持下去的。但是,通过对5.12汶川8.0级强震的总结,需要对“预防为主”的内涵进一步明确,重点进一步突出。

  5.12汶川大地震血的教训再一次告诉我们,防震减灾仅有地震的监测预报是不够的。前面已经讲到,地震预测是一个没有解决的世界难题,具有很大的不确定性;另外,即便对一次破坏性地震进行了成功的震前预报,地震还是会形成重大的灾害,还是要导致重大的财产损害,造成严重的经济、社会后果,还是需要采取措施抗御地震灾害。防震减灾必须走预防为主、综合减灾的道路,预防应该包括提高抗御地震的能力,科学地开展监测预报工作,提高社会防震减灾的意识等。预防首先是要提高抗御地震灾害的能力。地震主要是通过对人类建筑物的破坏造成人员伤亡和经济损失的,科学合理地抗震设防是防震减灾的基础环节。要加强地震安全性评价和活动断层探测研究工作,为避开断裂错动引起的破坏提供基础信息,为工程建设的防范措施提供依据。继续严格执行《防震减灾法》中对一般建设工程、重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程的要求,选择安全可靠的场地,按照抗震设防要求进行抗震设计。5.12汶川地震的事实告诉我们,只要做到了这些还是能够在很大程度上减轻人员伤亡和经济损失。例如,四川彭州市白鹿镇中学的两栋教学楼分别位于发震断裂两侧,地震时断裂错动达2.1米,但由于教学楼避开了断裂,并且建筑质量较好,楼房没有倒塌,也没有师生的伤亡;而坐落在发震断裂带上的北川县城的毁灭性破坏恰恰是一个反例。

  科学地开展地震监测预报工作。地震预测(特别是中长期预测)至少能够提供未来有可能发生地震的地方,这是防震减灾工作中的重要一环。众所周知,美国不进行地震预报工作,而是通过单纯的增加投入,提高房屋的抗震性能达到减轻地震灾害的实效,这种战略是由他的国情所决定的。美国强震危险区的面积集中在其西海岸,而且经济实力雄厚,可以增加投入,把房屋建设得抗震能力很强。做好地震的监测预报研究一方面是确定重点危险区的基础,同时,如果能够对某种类型的地震,做出一定程度的预报的话,则会起到更大的减灾实效。因而,中国的防震减灾绝不能放弃、而是要加强地震监测预报的探索和努力,要在对5.12汶川大地震进行总结的基础上,对地震监测预报的战略、重点和思路要进行反思,进一步明确科学问题和主攻方向,在完善现有地震监测网络的基础上,增加监测密度,提升监测水平,构建立体监测体系,力争取得更大的进展。

  提高社会防震减灾的意识。预防为主的重要一环是提升全民防震减灾科学素质,要积极开展防震减灾科普宣传和法制教育,在全社会弘扬科学防灾理念,按照胡锦涛总书记的要求,把防震减灾科普知识,“纳入国民教育,纳入科技、文化、卫生‘三下乡’活动,纳入全社会科普活动,提高全民防灾意思、知识水平和避险自救能力”。四川安县桑枣中学平时注重应急疏散演练,地震时2000多名师生的撤离井然有序,没有一个伤亡。另外,防震减灾是一个复杂的系统工程,除了依靠中国地震局这样的专业部门外,还要发挥国土资源部、建设部等其他相关职能部门的重要作用,还要依靠群众,调动一切可以调动的力量,引导全社会共同关心、参与防震减灾工作,才能够全面推动防震减灾事业的发展。

  (二)依靠科学技术,加强基础研究

  防震减灾是一项社会公益性事业,同时也是一项科学含量很高的科技工作。防震减灾工作所面对的,是一系列世界性的尖端科学难题。从某种意义上讲,科学和技术是防震减灾事业的核心,推进和依靠科技进步,是防震减灾事业发展的根本原则和必由之路。

  1966年邢台地震后,地震预测预报成为中国地震科学技术的主攻方向。此后相当一个时期的发展,实际上是围绕着这一主攻方向展开的。现在,越来越多的专家认识到,防震减灾是一个综合性的科学技术问题,需要全面考虑监测预报、震害防御、应急救援等各个环节的科学技术问题,优化整合各类科技资源,将建立地震灾害综合防御体系列入有关发展规划,并且需要从基础研究、应用基础研究、应用研究到技术开发、工程实施进行一整套专业力量的优化配置。

  当前特别需要的是加强三方面的研究工作:1. 与地震科技相关的基础性工作,例如我国大陆发育400条以上有可能产生强震的活动断层多数没有开展系统的综合研究,只对约20个大中城市下面的隐伏断裂开展过详细探测、断裂活动性和地震危险性评价,这显然不能满足防震减灾对基本资料的需求,迫切需要对中国大陆的活动断裂和潜在地震危险区进行深入调查和综合研究。2. 在加强监测的基础上开展地震孕育发生物理过程、地震成灾机理等基础研究。综合理解强震孕育和发生的物理过程是从根本上提高地震预测水平的关键,也是更加科学地进行地震烈度区划、合理提出抗震设防要求的基础,而建筑物地震破坏机理的认识是提高抗震性能、减轻地震灾害的重要环节,这些都属于基础研究的范畴,短期内不一定能见到实效,但从长远来看将对防震减灾起到至关重要的支撑作用,要持之以恒地坚持下去。3. 地震监测预报、震害防御和应急救援的关键技术是提高防震减灾能力的重要方面,除了利用高新技术对地震进行监测和利用先进技术进行抗震设防之外,从5.12汶川大地震紧急救援的实践来看,发展轻便、有效的救援装备也是当务之急。

  (三)加强法制建设,促进依法减灾

  1997年经全国人大常委会审议通过了《防震减灾法》,这是我国防震减灾事业发展历史上一件具有里程碑意义的大事,标志着我国防震减灾工作开始全面纳入法制化管理的轨道,为我国防震减灾事业持续健康发展提供了有力的法律保障。要在吸取5.12汶川大地震的经验和教训基础上,认真修正《防震减灾法》,完善防震减灾法律法规体系,进一步将防震减灾纳入法制化管理的轨道。同时,要加强对防震减灾行政执法的监督管理,要加强对市县防震减灾行政执法的指导,保证全国的防震减灾工作的健康开展。

  以上就是我的汇报,谢谢各位!

  (作者为中国地震局地质研究所所长、研究员,国家汶川地震专家委员会南北带地震构造研究组组长)

 

来源:人民网 (责任编辑:张海燕)
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