汶川15年：地震究竟能否預測？

15年前的今天

汶川地震爆發

數萬平方公里的大地

在幾分鐘的震動過后

山河變色、滿目瘡痍

（北川老縣城曲山鎮，汶川地震的重災區之一，攝影師@朱建國）

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此后的15年中

中國大地依然震顫不止

2010年玉樹地震2698人遇難

2013年蘆山地震196人遇難

2014年魯甸地震617人遇難

2022年瀘定地震93人遇難

在全球范圍內

地震也無情地展示著

巨大的破壞力

2010年海地地震16萬人遇難

2011年日本地震近2萬人遇難

2023年土耳其地震5萬余人遇難

（海地地震后的廢墟，圖片來源@視覺中國）

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回首人類的歷史

地震稱得上是“群災之首”

在20世紀以來的所有自然災害中

地震奪走的生命占到一半以上

而中國

更是世界上大陸地震最多的國家

也是因地震死亡人數最多的國家

對地震的恐懼

就像懸在頭頂的、不知何時落下的

達摩克利斯之劍一樣

貫穿了人類的歷史

（請橫屏觀看，全球20世紀以來主要地震災害和遇難人數，制圖@吳昕恬/星球研究所）

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然而遺憾的是

我們至今無法像預測天氣一樣

準確預測地震的到來

它仍是所有災難中

最撲朔迷離的一個

預測一場地震

怎么這么難？

未來的我們

究竟如何應對地震帶來的巨大災難？

（2011年3月11日，日本東北部海岸附近發生了里氏9.0級強烈地震，氣仙沼市被地震引發的海嘯淹沒，圖片來源@視覺中國）

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要回答這些問題

我們需要回到1960年代

那時的中國正迎來

長達10年的地震活躍期

連續不斷的大地震

接連重創這片土地

而中國的地震預測研究

也正是在那時艱難起步

01

半壁江山皆震顫

首先

我們需要了解

地震發生的基本機制

我們生活的地球表面

由大大小小的板塊組成

不止不休的板塊運動

造成地下巖石變形

當變形積累的力量超過巖石的彈性極限

巖石驟然破裂，并釋放出巨大的能量

地震

便產生了

（地震原理示意，注：實際地震中斷裂兩側的塊體既有垂直錯動，又有水平錯動，本圖僅示意水平錯動，制圖@漢青/星球研究所）

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而中國位于幾大板塊的擠壓之下

世界最重要的兩大地震帶

環太平洋地震帶、阿爾卑斯-喜馬拉雅地震帶

分別從中國東西兩側經過

中國由此成為

少數同時受到兩大地震帶影響的國家

雪上加霜的是

中國所在的歐亞板塊內部

地質結構復雜而破碎

造成內陸同樣地震頻發

這些發生于板塊內部的地震

被稱為板內地震

新中國成立以來

傷亡最慘重的唐山、汶川地震

便位列其中

（中國地震帶分布示意，注：圖中用顏色深淺表示地震動峰值加速度，單位為重力加速度g，顏色越深，可能遭遇的地震就越強烈，制圖@吳昕恬/星球研究所）

▼

于是

中國的陸地面積占全球的1/14

板內地震數量卻占到全球陸地的1/3

（不含港澳臺地震數據）

全國一半以上的省區

皆位于大大小小的地震帶上

皆有發生7、8級地震的危險

正可謂

“半壁江山皆震顫”

正因為如此

中國一直是受地震傷害最重的國家

甚至超過以多震聞名的日本、智利

也正因為如此

在這樣震顫不止的大地上

人們對地震預測有著極為迫切的需求

（汶川地震后，通向震中映秀鎮的公路被地震摧毀，攝影師@朱建國）

▼

現在

讓我們把時針撥回到

1966年3月

當時，多次強震接連襲擊河北邢臺

導致八千余人死亡

這是新中國成立后

第一場發生在人口稠密地區的大震

損失慘重，舉國震驚

周恩來總理第二天便趕赴災區

100多個研究機構和大學的數千名科技人員

也陸續到達

開展地震預測大會戰

（1966年河北邢臺地震之后，周恩來總理視察災區，圖片來源@視覺中國）

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調查中人們發現

地震前會有一些異常情況出現

這便是

地震前兆

正如冰凍三尺非一日之寒

地震的能量也經歷了漫長的積累

臨近大地震發生時

隨著地下巖石彎曲、破裂

各種地球物理、地球化學指標

均可能發生相應的變化

并可能間接引起地下水、動植物等

人類易于感知的異常

（部分地震前兆示意，制圖@漢青/星球研究所）

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例如

當時震中附近的一口水井

在震前一周左右翻花冒泡

而最明顯的地震前兆

則是震前數日發生的一連串較小的地震

最高震級為5.2級

僅對建筑造成了輕微的破壞

事后人們把這種大震前的小震稱為

“前震”

于是

人們很快總結出了邢臺地震的規律

即先小震密集，然后轉入平靜，最后發生大震

這便是著名的三段式

前震密集－轉入平靜－主震到來

（前震-平靜-主震序列，制圖@漢青/星球研究所）

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這就像一根木頭在徹底掰斷之前

會先開始彎曲，然后裂開一個個小的裂口

直到無法承受，才突然整體崩斷

大地深處的巖石斷裂也往往先是一系列小破裂

最終積累成更大的破裂

利用這樣簡明清晰的規律

邢臺地震現場的科學家們

很快成功預測了一次6.2級的強烈余震

中國的地震預測

出現了一絲曙光

（請橫屏觀看，如今的河北邢臺，圖片來源@視覺中國）

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但邢臺地震之后

更多未能預測的地震

依然接二連三地發生

包括

1969年7.4級的渤海地震

1970年7.8級的云南通海地震

1973年7.6級的四川爐霍地震

1974年7.1級的云南永善地震

中國的華北與西南

同時動蕩不休

（云南通海地震之后，災民們在廢墟前召開動員會，圖片來源@云南省地震局）

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即便有了三段式的地震規律總結

但要在大震發生之前

準確分辨前震和其他的孤立小震

要在浩如煙海的前兆信息中

篩選出需要重點關注的時間和地點

都絕非易事

人們只能期待著

第一場真正成功的大震預測

盡快到來

02

難以復制的奇跡

1974年6月

針對嚴峻的形勢

國家地震局召開會議

試圖判斷下一場地震將會發生在何方

相比8年前的邢臺地震

此時的中國有了更加完善的前兆觀測網絡

一座座地震臺、監測點

在全國各地建設起來

密切關注著大地發出的重要信號

（遼寧大連地震臺，始建于1970年代初的地震臺之一，攝影師@馬天旭）

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在此前后

遼寧的地震工作者們發現

遼東半島的金縣斷裂

兩側地面的高差 發生突變

這被專業人員稱為“水準異?！?/p>

還有

大連的地磁出現異常

渤海的水位突然上升

以及遼寧南部小震增加等線索

讓人們開始將目光聚焦到

遼寧

（海城地震前兆分布示意，制圖@吳昕恬&松楠/星球研究所）

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但遼寧的范圍如此之大

如果發生地震

震中究竟會在哪里？

又會在什么時間發生？

在時間和空間上

人們都需要縮小包圍圈

1974年年底

遼寧東南部許多地方發現了

地下水變渾、冬眠動物出洞等異常

這很可能預示著

地下深處的能量積累

已經接近極限

12月22日

遼陽、本溪一帶發生4.8級地震

難道靴子這么快就落地了？

似乎不是

因為各種前兆仍在繼續

人人都繃緊了神經

（這場4.8級地震被認為可能由水庫蓄水引發，下圖為遼寧撫順大伙房水庫，距離發生地震的葠[shēn]窩水庫約90公里，此處僅作示意，攝影師@王宇）

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1975年2月1日

海城、營口之間密集發生小震

并且愈演愈烈

到2月3日達到高潮

縮小包圍圈的信號出現了

2月4日

小震逐漸轉為平靜

地震工作者立刻判斷這正是“三段式”中

大震到來之前最后的平靜

2月4日上午起

遼寧省和地方相關部門

陸續發布臨震通報

得到消息的民眾穿好冬裝、打開房門

隨時準備著逃生

當天19:36分

7.3級的海城地震爆發

（遼寧營口市百貨公司倉庫在海城地震中倒塌，圖片來源@北京市地震局）

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這場地震摧毀了

海城、營口兩地9成以上的房屋

并造成千余人遇難

如果沒有準確的地震預測

和果斷的疏散命令

將很可能有數萬人死于非命

科學家在此后的研究中寫道

迄今為止，海城地震仍是

“世界上首次且唯一一次、有文檔記載的

在大震前幾小時的正確時刻

對正確地點發布了疏散令的事例”

（引文出自陳棋?！?008年汶川地震與中國的地震預報》；下圖為如今的遼寧營口城區，當時的地震災區之一，圖片來源@視覺中國）

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由此

人們對地震預測的信心

前所未有地高漲起來

但這樣的成功，真的可以復制嗎？

在真正全面了解地震背后的機制之前

等待人們的將是

更大的失敗

1976年上半年

海城地震已經過去一年

人們迫切地想要知道

華北的大震頻發期是否已經結束？

地震工作者依然繼續著繁忙的工作

不斷監測著各地發現的前兆

包括河北、天津等地

地下水氡含量、土地電、地磁等大量異常

然而

4月6日內蒙古和林格爾發生6.2級地震

4月22日河北大城發生4.4級地震

這兩場不大不小的地震

就像大地扔出的煙霧彈

再次干擾了人們對前兆的解讀

有人認為上述地震完全可以對應之前發現的異常

（請橫屏觀看，唐山地震前兆和相關小震活動分布示意，制圖@吳昕恬&松楠/星球研究所）

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與此同時

人們基于此前的“三段式”經驗

認為大震之前會有前震給出明確的信號

然而此次前震并未出現

7月28日凌晨3點人們熟睡之時

災難突至

7.8級的唐山大地震

將這座百萬人口的工業重鎮

夷為平地

并奪走了24萬人的生命

（唐山地震后的城市廢墟，圖片來源@視覺中國）

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人們對地震預測的樂觀情緒

瞬間跌入谷底

血淚的教訓讓人們意識到

“前震-平靜-強震” 的三段式

并不適用于每一次地震

對前兆的準確解讀

遠比人們想象的更加困難

在對地震的原理進一步了解之前

成熟可靠的地震預測

仍然只是奢望

03

地震居然聲東擊西

華北遭受重創的同時

西南也并不平靜

1976年春季

四川龍門山斷裂帶沿線

井水變色、空中升起火球

或是天然氣從地下涌出

各種異?，F象一度此起彼伏

然而

在人們緊張追蹤了兩個月后

遙遠的云南龍陵緊接著發生了較強地震

四川龍門山附近卻毫無波瀾

難道地震也會聲東擊西？

（龍陵、松潘地震和龍門山斷裂帶位置示意，制圖@吳昕恬&松楠/星球研究所）

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到了6月

龍門山一帶再次密集出現前兆

種種跡象表明大震將至

人心的動蕩迅速蔓延

有人在成都的街頭搭起地震棚

有人從傳聞要發生大震的縣城集體出逃

有人詢問水庫是否放空、工廠是否停工

而當唐山大地震消息傳來

更是讓謠言四起

后來的研究者推算

在1976年那一年

9.3億中國人中有4億人

曾在臨時防震棚或空地上過夜

（為了預防地震破壞房屋造成傷亡，在有地震風險的區域，一度流行用輕質材料建造防震棚，臨時居住，地震之后由于房屋不再堅固，人們擔心余震，也常常居住于防震棚中，下圖為云南魯甸地震后的救災帳蓬，作用類似防震棚，僅作示意，攝影師@車應華）

▼

直到8月初??

地下水異常、煩躁不安的動物等

依然在龍門山南北 數百公里的范圍內

持續不斷地不斷出現

這個范圍實在太大

人們對地震具體時間、具體地點的判斷

仍是一團迷霧

但唐山地震的教訓

讓四川省防震抗震指揮部

沒有再苦等更加確切的前震信號

而是于8月12日果斷發布了臨震預報

龍門山斷裂沿線 方圓上百公里的地區

全部進入警戒

4天后

7.2級的強震襲來

造成41人遇難

但震中卻位于此前少有前兆報告

并非重點區域的川西北松潘一帶

地震再次聲東擊西

幸運的是

松潘地區此前也做了一定準備

救援力量第一時間進入災區

有效減少了傷亡

（如今的四川松潘，是美麗山谷中的一座繁榮的縣城，圖片來源@視覺中國）

▼

松潘地震之后

新中國的第一個地震活躍期終于逐漸淡去

隨著改革開放的到來

全國人民的關注重點

也轉移到了民生、經濟領域

時間到了1995年

再次密集出現的眾多前兆表明

云南西部可能有強震的風險

7月12日

云南孟連 發生7.3地震

造成11人遇難

由于之前發生過5.5級的明確前震

此次強震得到了比較準確的預測

（請橫屏觀看，如今的云南孟連，攝影師@應浩飛）

▼

而1996年2月的云南麗江7.0級地震

就沒有那么幸運了

因為缺乏前震和明確的前兆

導致沒有做出成功的預測

地震重創了美麗的麗江古城

造成三百余人遇難

（如今的云南麗江古城，已經發展成為旅游勝地，攝影師@劉珠明）

▼

自1966年邢臺地震以來

數十場大小地震的預測

終究勝少負多

對人類而言

大地之下是如此混沌

如此難以捉摸

04

混沌的大地

除了中國

全球的地震學家

也在努力探索地震預測的方案

尤其是嘗試從某一地區的歷史地震中

尋找規律

但這些努力同樣遭遇了滑鐵盧

在美國加州的帕克菲爾德

科學家發現這里的地震規律性極強

每隔22年左右的間隔

就發生一次6級左右地震

人們曾通過這一規律預測

下一場地震將在1993年之前發生

但實際上卻遲到了足足11年之久

（引發帕克菲爾德地震的美國加州圣安第列斯斷層，是美國最著名的活動斷層之一，圖片來源@視覺中國）

▼

在日本

一條地震頻發的海溝中

有一片很少發生地震的“空白地帶”

即日本所稱的東海地區

有科學家曾提出“地震空區”的理論

認為這樣的空白地帶有著更大地震的可能

于是 人們一直對

只存在于預測中的“東海大地震”設防森嚴

但這場地震至今仍未到來

（地震頻發的日本，正在展開一場防災演練，為可能到來的地震做好準備，圖片來源@視覺中國）

▼

1997年

知名地震學家羅伯特?蓋勒

在《科學》雜志發表文章

宣稱“地震無法預測”

標志著國際科學界對地震預測的信心

降到谷底

這其中的核心困難 包括

震源深度可達數十千米

遠遠超過人類的探測極限

還包括

地震前兆對人類觀測者而言

幾乎是隨機出現、難以捉摸

在浩如煙海的異常中找到準確信號

更是難上加難

（2023年2月6日土耳其地震，難以預測的地震仍然如不散的陰霾，圖片來源@視覺中國）

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很多的前兆都難以被有效利用

前兆或是過于分散、持續時間過長

或是可以由其他原因解釋

難以判斷預示著何時何地的地震

如果僅憑一些異常就發布預警

將給社會運行帶來巨大的成本

全球的地震學界

就在這樣低迷的信心中

進入了21世紀

2001年

人跡罕至的昆侖山

發生了8.1級地震

但除此之外

世紀之交的中國大地還算平靜

然而 大地的能量

已經在更多地方悄然積累

（青海昆侖山口，這里曾發生過一場鮮為人知的8.1級地震，但因人煙稀少，損失輕微，攝影師@聶移同）

▼

從2006年開始

四川郫縣的地電阻率出現異常下降

走勢與唐山震前的前兆有類似之處

但在2008年初就又恢復了正常

與此類似

四川、甘肅還有一些地區出現過

地下水位、水溫等零散異常

但都過于分散，難以引起注意

沒有人知道

此時的龍門山斷裂帶

已經悄然積蓄了巨大的能量

走進破裂的倒計時

一場巨大的災難即將降臨

（請橫屏觀看，岷江流經龍門山斷裂帶，峽谷兩側山勢陡峭、滑坡密集，是劇烈地質運動留下的痕跡，攝影師@劉少宇）

▼

歷史上這條斷裂上的強震

都發生在北段西側

松潘地震便是如此

相比之下

中段的汶川一帶

缺少超過7級的強震記錄

在這里

斷裂的水平運動速度不足每年1毫米

垂直運動速度也僅 有每年2毫米左右

低于大部分引起地震的活動斷裂

是一段極為“平靜”的斷裂

（四川彭州，雪后的龍門山，攝影師@墨山）

▼

其發生強震的間隔可達千年以上

超出人類地震觀測的歷史

因此， 在中長期的預測中

人們 并未做出

汶川附近可能發生強震的判斷

就在這樣的迷霧之中

我們至今難以忘卻、每每想起都心有余悸的

汶川地震

猝然降臨

（北川老縣城地震遺址，這座城市定格在了2008年5月12日，攝影師@蘇凌漢）

▼

震后 人們意識到

孕育汶川地震的龍門山斷裂中段

在震前進入了“閉鎖”階段

這意味著表面的平靜之下

巨大的能量在不斷累積

如一段壓縮到接近極限的彈簧

在回顧研究中 人們猜測

此前提到的地電阻率、地下水等異?，F象

或許正是汶川地震的前兆

地震前 的 動物異?；顒?/p>

以及電磁場異常變化

也被認為可能與汶川地震相關

（汶川映秀鎮的漩口中學，在地震中倒塌，攝影師@李貞泰）

▼

遺憾的是

由于對龍門山斷裂帶

長期地震趨勢的 致命誤判

我們并未讀懂 這些 大地發出的警告

在事后的分析中

人們也困惑于 前兆的復雜、紛亂

即使提前捕捉到前兆

也幾乎無法得出 可靠的結論

人類面對地震

真的無策可施了嗎？

05

防震的曙光

從1960年代至今

地震預測走過了半個世紀

中國和世界各國的科學家有過短暫的成功

但更多的是失敗

人類對地震預測的信心也經歷了

從高峰到低谷的巨大起伏

從邢臺地震起步的地震預測工作

在海城地震的成功之后

迅速又遭到唐山地震失敗的打擊

并在汶川地震后陷入低谷

對地下世界一片未知

但在地上的世界

我們還有許多可以努力的方向

（地震預測信心與抗震設防標準變化示意，本圖主要展示中國的情況，世界主要國家半世紀以來走過的歷程類似，但關鍵時間節點不同，制圖@漢青/星球研究所）

▼

隨著社會經濟的發展

和一次次大震經驗的積累

我國對建筑抗震設防的標準不斷提高

各種抗災技術手段也蓬勃發展

而所有這些進步

都在給生命帶來 更多希望

從歷次地震的經驗來看

絕大多數的傷亡都來自倒塌的建筑

我們需要合理設計框架結構

采用高標準的材料和施工方式

讓建筑面對地震時更加堅固

（汶川地震后的映秀中心小學，建筑的絕大部分被夷為平地，造成大量傷亡，攝影師@朱建國）

▼

以彭州的白鹿中學為代表的

一批嚴格保證了工程質量的建筑

在一眾廢墟中屹立不倒

拯救了成百上千師生的生命

汶川地震以來

我國不斷提高建筑的抗震標準

也將抗震建筑的覆蓋范圍

擴展到越來越多的地區

從大城市推廣到鄉村

尤其是對學校、醫院等建筑

提出最高的防震要求

在未來，面對地震

我們將有更大的 安全空間

（四川彭州白鹿中學，教學樓前的大地被汶川地震錯斷，形成3米左右的高差，兩側建筑卻屹立不倒，師生無一傷亡，圖片來源@北京市地震局，制圖@漢青/星球研究所）

▼

除了倒塌的建筑之外

地震中的傷亡 還有相當一部分

來自地震引起的 次生災害

尤以滑坡、泥石流等為重

汶川地震中

單點死亡人數最多的

北川縣城

幾乎三分之一的城區

被兩側山脈的滑坡掩埋

震后的北川縣城

整體搬遷到了龍門山外的平原

主動避開了地質脆弱、災害易發的地區

（北川新縣城，位于龍門山前平原的永昌鎮，地勢平坦開闊，是汶川震后唯一異地重建的縣城，圖片來源@視覺中國）

▼

同樣位于地震帶上的寧夏銀川則未雨綢繆

提前確定活動斷裂走向

將活動斷裂兩側100米的范圍

劃為綠地

由于地震造成的地表破裂

往往沿活動斷裂延伸

而只要離開斷裂很小的距離

就可以避免最嚴重的損失

這樣的城市規劃

可以盡可能減小地震對道路、房屋的破壞

（寧夏銀川地震公園，位于城區內的一條活動斷裂上方，攝影師@劉思堯）

▼

我們還建成了覆蓋數個省份的

地震預警系統

近幾年，它在四川的地震新聞中頻繁刷屏

與地震預測不同

地震預警的目的并非提前預知地震的到來

而是在地震發生后 挽救更多的生命

電子信號以光速傳播

比地震波快十萬倍以上

依靠密集的地震臺網和靈敏的算法

我們在地震發生十秒之內

就可以向波及地區發布預警

搶出數秒至數十秒的寶貴時間

供人們緊急逃生避險

或應急處置核電站、高鐵等高危設施

（地震預警原理示意，制圖@漢青/星球研究所）

▼

另外

雖然無法做出準確的短期預測

但通過研究斷層活動的規律

我們可以做出長期趨勢的預測

指導大型工程的規劃和建設

（新修建的高速公路穿過地震多發的四川西部山區，攝影師@姜曦）

▼

攀登科學高峰的道路總是痛苦并漫長

而通向地震預測科學高峰的道路

也注定會鋪滿血淚

人類的強大

正是在于面對磨難擁有永不放棄的頑強

正是無數前仆后繼的人們

推動著地震科學和防災技術

不斷前進

終有一日

地震的陰霾將散去

不再帶來血淚與恐懼

（2008年5月13日, 都江堰聚源中學，一位父親緊緊握住兒子沾滿泥沙的嫩手，仿佛要從死神手中拽回兒子寶貴的生命，攝影師@朱建國）

▼

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