防震减灾：基于下一次强震地点预测并施以区域建筑抗震设防的对策思路

蔡作馨

(福建省地震局宁德地震台，宁德 352101)

防震减灾：基于下一次强震地点预测并施以区域建筑抗震设防的对策思路

蔡作馨

(福建省地震局宁德地震台，宁德 352101)

分析认为，“针对下一次强震将要发生的地点实施区域建筑抗震设防”应为现阶段中国防震减灾寻求突破在基本对策上的一种合理选择。这一思路的关键是需要准确地知道下一次强震将要发生在哪里，而不必知道将发生在何时(文中姑且将回答这一问题的地震预测称为“第三类地震预测”)。按照“排除法”的思路，分析得到了“强应力、强介质、大规模、且呈严重闭锁状态的断层，其中地应力呈持续强势集中的部位，将是下一次强震最可能发生的地点”的逻辑推断。寻找符合上述特征的地点，可通过“断层研究、地应力测量和跨断层形变测量”3个方面技术手段的综合应用。所涉及的具体技术似已具备可行性。从而就现阶段中国防震减灾寻求突破提出了一种可以付诸试验的解决思路，以供讨论与参考。

防震减灾基本对策 下一次强震地点 针对性设防 第三类地震预测

在中国现阶段基本国情的背景下，有没有可能使唐山地震、汶川地震和玉树地震所造成的那一类严重地震灾害不再重演?本文是笔者关于这一问题的粗浅思考，得到的答案是相对乐观的。

1 关于防震减灾寻求突破的基本对策选择

毫无疑问，在现阶段，欲避免象唐山地震、汶川地震和玉树地震所造成的那一类严重地震灾害重演，有赖于某种容易见效的防震减灾基本对策的实施，或者是已在探索中的防震减灾基本对策能够在短期内取得实质性的突破。从已有的认识出发，由于强震成灾的基本因素和防震减灾的基本手段都相对比较明确，大体上只能从现有已被广泛讨论的有关防震减灾的基本对策思路中寻找实现突破的新的可能与途径。

现在，中国大规模试验的地震预报还只是属于概率预报，而且准确率很低。笔者以为，且不论其科学性如何，此类概率预报对于指导已经或正在逐步习惯现代化生活的庞大人群进行疏散避震，很难具有实用性。由此亦不难理解为什么“海城地震预报”很难再版。所以，从实用性来讲，要研究地震短临预报的话，就应该研究基于地震成因机制的物理预报，但据称，这在现在还处于“理论研究”阶段。即使后者在将来有可能被攻克，那也要等到经历了许多次强烈地震，为强震发生地点和时间的预报模型的建立准备了必要的研究样本之后，很难企望其对于现阶段防震减灾的寻求突破会有所帮助。何况，随着社会发展带来的社会财富的日益积累，单凭这一对策还无力避免因建筑物遭受破坏而造成的巨大经济损失。

汶川地震后不久，谢礼立院士曾指出：“我们要用正确的方法来指导防震减灾的实践，要将主要的精力放在采用土木工程方法上，而不要将它寄托在目前或今后相当一段时间内都做不到的地震预报上。”无疑，建筑抗震设防乃防震减灾之上策。

然而，就近期的汶川地震和玉树地震所反映的现状而言，几无抗震能力的各类建筑尤其是旧建筑仍普遍存在。即使是按照地震基本烈度区划或地震动参数区划的标准对此类工程建筑进行抗震能力改造，在中国由于涉及区域范围甚大，仍然受到现阶段财力、物力以及时间等因素的制约。

于是，笔者特提出“针对性设防”的思路，即根据下一次强震发生地点的中长期预测，对局部的相关区域进行建筑抗震设防(加固)。这是把有限的财力用在刀口上的思路。在“刀口”找得准的情况下，只需要在现在的国力下并不是太难解决的有限财力的支撑，便可以取得建筑抗震设防的防震减灾效果。其惟一需要解决的问题是下一次强震发生地点的中长期准确预测问题。当然，这同样需要确定性物理预测，而不是现有的低准确率的“经验预测”或“概率预测”。有必要指出，虽然这里也涉及到地震预测问题，但很显然，这种预测只需回答下一次强震将要发生在哪里，而不必告知将发生在何时，这是与通常所说的包含地震三要素的地震预测以及地震烈度区划都有区别的不同概念，为叙述方便，不妨将其称为“第三类地震预测”(同时把通常所称的包含地震三要素的长、中、短、临地震预测和地震烈度区划分别称为“第一类地震预测”和“第二类地震预测”)。如果所述“第三类地震预测”问题在现阶段得以解决的可能性存在，那么，把“针对性设防”这一基本对策作为现阶段中国防震减灾的突破口，则是一种合理的选择。

2 下一次强震地点预测方法的构建思路

接下来，在“针对性设防”这一基本对策思路下，关键问题在于如何解决下一次强震发生地点的中长期准确预测。从物理基础出发寻找(预测)下一次强震将要发生的地点，或许会有多种途径，本文仅从地学和力学中人们已有的有关普遍认知出发，至少可以找到如下3条线索：

(1)“发生地震的地方一定有断层，有断层的地方不一定都有地震。”——那么，没有断层的地方首先可以排除在外。

(2)“引发地震的直接原因是地应力的作用。”——那么，地应力不强的断层和断层中地应力不强的部位也可以排除。

(3)“阻碍断层运动的强障碍在足够强的地应力作用下的瞬间被克服，是强震;弱障碍在并不太强的地应力作用下的瞬间被克服，是弱震;摩擦力较小的断层在地应力作用下比较容易发生缓慢位移，更不会发生强震。”——那么，弱介质、小规模和易滑动的断层也都可以排除。

综上，在“排除法”思路下，排除掉那些可以断定不可能发生强震的地点之后，可以得出结论：强应力、强介质、大规模、且呈严重闭锁状态的断层，其中地应力呈持续强势集中的部位，将是下一次强震最可能发生的地点。当然，这只是一种粗略的描述。

为了寻找符合上述特征的地点，大体上涉及断层研究、地应力测量和跨断层形变测量这3个方面技术手段的综合应用。再接下来需要考虑的问题，便是这些手段的实际应用是否存在某些具体技术上的障碍。

3 关于具体技术应用的讨论

上述涉及到的断层研究、地应力测量和跨断层形变测量3个方面的技术手段，都不是尚未开发的新概念，在国内外、地震系统内外，早就有许多相关的专业研究机构。这意味着，本文提出的对策思路，在所涉及的具体技术应用方面，首先至少在逻辑上是不成问题的。即使其中某项技术可能还存在或者在试验过程中新发现这样那样的缺陷，也会有专业研究机构可以为此进行科技攻关以求解决。为了对本思路作深入探讨，下面不妨对有关技术在实际应用方面的可行性再试作进一步的分析。

首先，有必要注意到，由于破坏性强震通常发生在地下10～20km深处，前面分析得到的关于下一次强震最可能发生的地点的诸项特征，在本质上应该是指相应深度处的地质状态。所以，相关技术手段的应用，其目的在本质上也应该是要了解相应深度处的有关信息。这就产生了又一个问题，即人们通过在近地表的研究和测量能否达到上述目的?对此，关于其中的断层研究和跨断层形变测量这2个相对成熟的领域似乎并没有什么疑问，而对于近地表地应力测量的意义则尚存怀疑。

另外，据普遍认识，一次强震在发生之前，存在一个长期的逐步孕育过程;或者说地震这一力学过程，包括地应力的积累和增强以及在地应力作用下的断层活动状态，应是一个动态过程。所以，所述地应力测量和跨断层形变测量，至少对于己经被初步圈定的疑似地点而言，一个动态的跟踪监测过程是必要的。这意味着相关技术应具有能够实现动态连续测量的能力。其中，跨断层形变测量通过GPS的应用，实现连续测量已是不成问题的。

这样，只剩下一个“地应力测量”问题还有待继续讨论。其实，大概是因为测量技术的某些缺陷，例如费用昂贵、耗时、测量结果欠稳定以及不能实现动态连续测量等(把已有的能实现动态连续测量的“钻孔应变”理解为“地应力测量”其实是个误区)，地应力测量在地震科学实践中的应用至今还没有过系统的研究，甚至还有诸多空白。在此，笔者从2个方面试析如下：

3.1 关于地应力测量技术

首先，要研究出能够实现动态连续测量而且经济简便的新技术其实是可以办到的。笔者于不久前提出的一种称为“渗透率法”的地应力连续测量方法便是一例(详见发表在《Pure and Applied Geophysics》，Volume 165，Numbers 9-10上的拙文《A Continuous Crustal Stress Monitoring Method for Earthquake Prediction》)。虽然在文献中介绍的还只是一种相对测量方法，但从中可以看出，通过对观测系统进行标定，转换成绝对测量是很容易的，只要用于标定的静态绝对测量方法是可靠的。其次，关于静态测量结果的稳定性问题，从逻辑上来讲，通过增加测点数目、增大探测深度和测点地质条件的优选，当可得以改善。近些年这方面的技术已有长足的进展，例如千米深孔水压致裂地应力测量系统和深井地应力探测机器人等先进技术，已在中国先后研制成功。总之，对于地应力测量技术也将同样能够达到本文思路下的实用化要求，似可给于乐观的预期。当然，相对于震源深度，人们能够直接进行测量的地应力，也都还仅限于近地表的范畴。

3.2 关于近地表应力场与地下深部应力场的关系

针对近地表应力场的强弱能否反映地下深部应力场强弱的问题，笔者在《地震预报：建议先把“近地表应力场动态图像监测”这件事做好》(地震地质，2009，31(2))一文中，通过地震前后震中附近地应力的直接测量结果等实例，已初步说明了伴随地震过程的构造应力场的强弱变化在近地表是可以得到反映的。

再从力学基本原理来说，应力的传递是通过介质的形变(应变)来体现的。只要地壳上下岩体是相对完整的连续体(例如较完整的基岩)，在构造应力场的作用下，震源深度处岩体的应变就没有理由在适当深度的近地表得不到响应。这在某种意义上与地壳形变测量有类似之处，后者选择合适的基岩作为测量基点，并且由此能够达到测量的目的，便是同样的道理。

可见，通过适当深度的近地表地应力测量获取地下深部地应力的强弱变化信息，并非一件不可能实现的事情，而只是一件怎样才能实现得更好的事情。甚至，根据以上分析，还可望如同地壳形变测量那样，在并不复杂的技术途径下得以解决。建议有关专业研究机构就其最优技术方案开展专题研究。

这样，与“地应力测量”有关的疑问也不至于成为本文的思路付诸试验的障碍。

4 结论

根据以上分析，就现阶段中国防震减灾寻求突破形成了一种解决思路，概括如下：

基于“建筑抗震设防”在防震减灾中的优势效能，以及从国情出发只能把有限的财力用在刀口上的思路，在采取“针对性设防”，即“针对下一次强震将要发生的地点，对局部的相关区域进行建筑抗震设防”这一防震减灾基本对策下，基于“第三类地震预测”，即根据“强应力、强介质、大规模、且呈严重闭锁状态的断层，其中地应力呈持续强势集中的部位，将是下一次强震最可能发生的地点”这一推断，通过“断层研究、地应力测量和跨断层形变测量”3个方面技术手段的综合应用，寻找(预测)下一次强震将要发生的地点，并按抗御强震的标准实施建筑抗震设防(加固)。

如果本文递推式的分析求证在各个步骤都不曾出错的话，那么，所述现阶段中国防震减灾寻求突破的解决思路在逻辑上和技术上似皆可行。但限于笔者水平，恐难免疏漏，谨呈学界讨论，酌其妥否。但愿其于防震减灾有益。

顺便指出，对于开展地震短临预测研究来讲，基于本文所称“第三类地震预测”的思想，在寻找到“下一次强震将要发生的地点”后，同时将其作为地震短临预测研究的试验场，当不失为一种更为合理的途径。

QUAKEPROOF DISASTER REDUCTION：FORECAST NEXT MACROSEISM LOCATION AND IMPLEMENT CORRESPONDING EARTHQUAKE RESISTANCE FORTIFICATION OF REGIONAL CONSTRUCTIONS

CAIZuo-xin
(Ningde Seismic Station of Earthquake Administration of Fujian Province，Ningde 352101，China)

At the present stage，the quakeproof-disaster-reduction strategy in China should focus on the macroseism resistance fortification of the regional constructions in the areas where the next strong earthquake is going to occur.The key to implementing this strategy is to precisely predict the location of the nextmacroseism，rather than the time it will occur(We define this kind of forecast as“the third-type earthquake forecast”).Our analysis shows that the nextmacroseism wouldmost likely occur on those large-scale，severely locked faults located in rigid strong medium and under intensive continuous stress concentration.These characteristic places can be located by employing three technological means，namely，fault survey，crustal stress measurement and cross-fault deformation measurement.Related technologies have been proven feasible.Thus we provide a solution which may lead to the breakthrough for the current quakeproof disaster reduction research in our country.

quakeproof disaster reduction strategy，next macroseism location，corresponding fortification，the third-type earthquake forecast

P315.9

A

0253-4967(2011)01-0203-05

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.01.019

2010-04-29收稿，2011-01-20改回。

蔡作馨，男，1946年生，1969年毕业于中国科学技术大学，研究员，主要从事地震监测兼及与地震预报探索有关的地下水文学的野外实验研究，电话：0592-8166156，E-mail：zuoxincai 306@yahoo.com。