汶川15年：地震究竟能否预测？

15年前的今天

汶川地震爆发

数万平方公里的大地

在几分钟的震动过后

山河变色、满目疮痍

（北川老县城曲山镇，汶川地震的重灾区之一，摄影师@朱建国）

▼

此后的15年中

中国大地依然震颤不止

2010年玉树地震2698人遇难

2013年芦山地震196人遇难

2014年鲁甸地震617人遇难

2022年泸定地震93人遇难

在全球范围内

地震也无情地展示着

巨大的破坏力

2010年海地地震16万人遇难

2011年日本地震近2万人遇难

2023年土耳其地震5万余人遇难

（海地地震后的废墟，图片来源@视觉中国）

▼

回首人类的历史

地震称得上是“群灾之首”

在20世纪以来的所有自然灾害中

地震夺走的生命占到一半以上

而中国

更是世界上大陆地震最多的国家

也是因地震死亡人数最多的国家

对地震的恐惧

就像悬在头顶的、不知何时落下的

达摩克利斯之剑一样

贯穿了人类的历史

（请横屏观看，全球20世纪以来主要地震灾害和遇难人数，制图@吴昕恬/星球研究所）

▼

然而遗憾的是

我们至今无法像预测天气一样

准确预测地震的到来

它仍是所有灾难中

最扑朔迷离的一个

预测一场地震

怎么这么难？

未来的我们

究竟如何应对地震带来的巨大灾难？

（2011年3月11日，日本东北部海岸附近发生了里氏9.0级强烈地震，气仙沼市被地震引发的海啸淹没，图片来源@视觉中国）

▼

要回答这些问题

我们需要回到1960年代

那时的中国正迎来

长达10年的地震活跃期

连续不断的大地震

接连重创这片土地

而中国的地震预测研究

也正是在那时艰难起步

01

半壁江山皆震颤

首先

我们需要了解

地震发生的基本机制

我们生活的地球表面

由大大小小的板块组成

不止不休的板块运动

造成地下岩石变形

当变形积累的力量超过岩石的弹性极限

岩石骤然破裂，并释放出巨大的能量

地震

便产生了

（地震原理示意，注：实际地震中断裂两侧的块体既有垂直错动，又有水平错动，本图仅示意水平错动，制图@汉青/星球研究所）

▼

而中国位于几大板块的挤压之下

世界最重要的两大地震带

环太平洋地震带、阿尔卑斯-喜马拉雅地震带

分别从中国东西两侧经过

中国由此成为

少数同时受到两大地震带影响的国家

雪上加霜的是

中国所在的欧亚板块内部

地质结构复杂而破碎

造成内陆同样地震频发

这些发生于板块内部的地震

被称为板内地震

新中国成立以来

伤亡最惨重的唐山、汶川地震

便位列其中

（中国地震带分布示意，注：图中用颜色深浅表示地震动峰值加速度，单位为重力加速度g，颜色越深，可能遭遇的地震就越强烈，制图@吴昕恬/星球研究所）

▼

于是

中国的陆地面积占全球的1/14

板内地震数量却占到全球陆地的1/3

（不含港澳台地震数据）

全国一半以上的省区

皆位于大大小小的地震带上

皆有发生7、8级地震的危险

正可谓

“半壁江山皆震颤”

正因为如此

中国一直是受地震伤害最重的国家

甚至超过以多震闻名的日本、智利

也正因为如此

在这样震颤不止的大地上

人们对地震预测有着极为迫切的需求

（汶川地震后，通向震中映秀镇的公路被地震摧毁，摄影师@朱建国）

▼

现在

让我们把时针拨回到

1966年3月

当时，多次强震接连袭击河北邢台

导致八千余人死亡

这是新中国成立后

第一场发生在人口稠密地区的大震

损失惨重，举国震惊

周恩来总理第二天便赶赴灾区

100多个研究机构和大学的数千名科技人员

也陆续到达

开展地震预测大会战

（1966年河北邢台地震之后，周恩来总理视察灾区，图片来源@视觉中国）

▼

调查中人们发现

地震前会有一些异常情况出现

这便是

地震前兆

正如冰冻三尺非一日之寒

地震的能量也经历了漫长的积累

临近大地震发生时

随着地下岩石弯曲、破裂

各种地球物理、地球化学指标

均可能发生相应的变化

并可能间接引起地下水、动植物等

人类易于感知的异常

（部分地震前兆示意，制图@汉青/星球研究所）

▼

例如

当时震中附近的一口水井

在震前一周左右翻花冒泡

而最明显的地震前兆

则是震前数日发生的一连串较小的地震

最高震级为5.2级

仅对建筑造成了轻微的破坏

事后人们把这种大震前的小震称为

“前震”

于是

人们很快总结出了邢台地震的规律

即先小震密集，然后转入平静，最后发生大震

这便是著名的三段式

前震密集－转入平静－主震到来

（前震-平静-主震序列，制图@汉青/星球研究所）

▼

这就像一根木头在彻底掰断之前

会先开始弯曲，然后裂开一个个小的裂口

直到无法承受，才突然整体崩断

大地深处的岩石断裂也往往先是一系列小破裂

最终积累成更大的破裂

利用这样简明清晰的规律

邢台地震现场的科学家们

很快成功预测了一次6.2级的强烈余震

中国的地震预测

出现了一丝曙光

（请横屏观看，如今的河北邢台，图片来源@视觉中国）

▼

但邢台地震之后

更多未能预测的地震

依然接二连三地发生

包括

1969年7.4级的渤海地震

1970年7.8级的云南通海地震

1973年7.6级的四川炉霍地震

1974年7.1级的云南永善地震

中国的华北与西南

同时动荡不休

（云南通海地震之后，灾民们在废墟前召开动员会，图片来源@云南省地震局）

▼

即便有了三段式的地震规律总结

但要在大震发生之前

准确分辨前震和其他的孤立小震

要在浩如烟海的前兆信息中

筛选出需要重点关注的时间和地点

都绝非易事

人们只能期待着

第一场真正成功的大震预测

尽快到来

02

难以复制的奇迹

1974年6月

针对严峻的形势

国家地震局召开会议

试图判断下一场地震将会发生在何方

相比8年前的邢台地震

此时的中国有了更加完善的前兆观测网络

一座座地震台、监测点

在全国各地建设起来

密切关注着大地发出的重要信号

（辽宁大连地震台，始建于1970年代初的地震台之一，摄影师@马天旭）

▼

在此前后

辽宁的地震工作者们发现

辽东半岛的金县断裂

两侧地面的高差 发生突变

这被专业人员称为“水准异常”

还有

大连的地磁出现异常

渤海的水位突然上升

以及辽宁南部小震增加等线索

让人们开始将目光聚焦到

辽宁

（海城地震前兆分布示意，制图@吴昕恬&松楠/星球研究所）

▼

但辽宁的范围如此之大

如果发生地震

震中究竟会在哪里？

又会在什么时间发生？

在时间和空间上

人们都需要缩小包围圈

1974年年底

辽宁东南部许多地方发现了

地下水变浑、冬眠动物出洞等异常

这很可能预示着

地下深处的能量积累

已经接近极限

12月22日

辽阳、本溪一带发生4.8级地震

难道靴子这么快就落地了？

似乎不是

因为各种前兆仍在继续

人人都绷紧了神经

（这场4.8级地震被认为可能由水库蓄水引发，下图为辽宁抚顺大伙房水库，距离发生地震的葠[shēn]窝水库约90公里，此处仅作示意，摄影师@王宇）

▼

1975年2月1日

海城、营口之间密集发生小震

并且愈演愈烈

到2月3日达到高潮

缩小包围圈的信号出现了

2月4日

小震逐渐转为平静

地震工作者立刻判断这正是“三段式”中

大震到来之前最后的平静

2月4日上午起

辽宁省和地方相关部门

陆续发布临震通报

得到消息的民众穿好冬装、打开房门

随时准备着逃生

当天19:36分

7.3级的海城地震爆发

（辽宁营口市百货公司仓库在海城地震中倒塌，图片来源@北京市地震局）

▼

这场地震摧毁了

海城、营口两地9成以上的房屋

并造成千余人遇难

如果没有准确的地震预测

和果断的疏散命令

将很可能有数万人死于非命

科学家在此后的研究中写道

迄今为止，海城地震仍是

“世界上首次且唯一一次、有文档记载的

在大震前几小时的正确时刻

对正确地点发布了疏散令的事例”

（引文出自陈棋福《2008年汶川地震与中国的地震预报》；下图为如今的辽宁营口城区，当时的地震灾区之一，图片来源@视觉中国）

▼

由此

人们对地震预测的信心

前所未有地高涨起来

但这样的成功，真的可以复制吗？

在真正全面了解地震背后的机制之前

等待人们的将是

更大的失败

1976年上半年

海城地震已经过去一年

人们迫切地想要知道

华北的大震频发期是否已经结束？

地震工作者依然继续着繁忙的工作

不断监测着各地发现的前兆

包括河北、天津等地

地下水氡含量、土地电、地磁等大量异常

然而

4月6日内蒙古和林格尔发生6.2级地震

4月22日河北大城发生4.4级地震

这两场不大不小的地震

就像大地扔出的烟雾弹

再次干扰了人们对前兆的解读

有人认为上述地震完全可以对应之前发现的异常

（请横屏观看，唐山地震前兆和相关小震活动分布示意，制图@吴昕恬&松楠/星球研究所）

▼

与此同时

人们基于此前的“三段式”经验

认为大震之前会有前震给出明确的信号

然而此次前震并未出现

7月28日凌晨3点人们熟睡之时

灾难突至

7.8级的唐山大地震

将这座百万人口的工业重镇

夷为平地

并夺走了24万人的生命

（唐山地震后的城市废墟，图片来源@视觉中国）

▼

人们对地震预测的乐观情绪

瞬间跌入谷底

血泪的教训让人们意识到

“前震-平静-强震” 的三段式

并不适用于每一次地震

对前兆的准确解读

远比人们想象的更加困难

在对地震的原理进一步了解之前

成熟可靠的地震预测

仍然只是奢望

03

地震居然声东击西

华北遭受重创的同时

西南也并不平静

1976年春季

四川龙门山断裂带沿线

井水变色、空中升起火球

或是天然气从地下涌出

各种异常现象一度此起彼伏

然而

在人们紧张追踪了两个月后

遥远的云南龙陵紧接着发生了较强地震

四川龙门山附近却毫无波澜

难道地震也会声东击西？

（龙陵、松潘地震和龙门山断裂带位置示意，制图@吴昕恬&松楠/星球研究所）

▼

到了6月

龙门山一带再次密集出现前兆

种种迹象表明大震将至

人心的动荡迅速蔓延

有人在成都的街头搭起地震棚

有人从传闻要发生大震的县城集体出逃

有人询问水库是否放空、工厂是否停工

而当唐山大地震消息传来

更是让谣言四起

后来的研究者推算

在1976年那一年

9.3亿中国人中有4亿人

曾在临时防震棚或空地上过夜

（为了预防地震破坏房屋造成伤亡，在有地震风险的区域，一度流行用轻质材料建造防震棚，临时居住，地震之后由于房屋不再坚固，人们担心余震，也常常居住于防震棚中，下图为云南鲁甸地震后的救灾帐蓬，作用类似防震棚，仅作示意，摄影师@车应华）

▼

直到8月初‍‍

地下水异常、烦躁不安的动物等

依然在龙门山南北 数百公里的范围内

持续不断地不断出现

这个范围实在太大

人们对地震具体时间、具体地点的判断

仍是一团迷雾

但唐山地震的教训

让四川省防震抗震指挥部

没有再苦等更加确切的前震信号

而是于8月12日果断发布了临震预报

龙门山断裂沿线 方圆上百公里的地区

全部进入警戒

4天后

7.2级的强震袭来

造成41人遇难

但震中却位于此前少有前兆报告

并非重点区域的川西北松潘一带

地震再次声东击西

幸运的是

松潘地区此前也做了一定准备

救援力量第一时间进入灾区

有效减少了伤亡

（如今的四川松潘，是美丽山谷中的一座繁荣的县城，图片来源@视觉中国）

▼

松潘地震之后

新中国的第一个地震活跃期终于逐渐淡去

随着改革开放的到来

全国人民的关注重点

也转移到了民生、经济领域

时间到了1995年

再次密集出现的众多前兆表明

云南西部可能有强震的风险

7月12日

云南孟连 发生7.3地震

造成11人遇难

由于之前发生过5.5级的明确前震

此次强震得到了比较准确的预测

（请横屏观看，如今的云南孟连，摄影师@应浩飞）

▼

而1996年2月的云南丽江7.0级地震

就没有那么幸运了

因为缺乏前震和明确的前兆

导致没有做出成功的预测

地震重创了美丽的丽江古城

造成三百余人遇难

（如今的云南丽江古城，已经发展成为旅游胜地，摄影师@刘珠明）

▼

自1966年邢台地震以来

数十场大小地震的预测

终究胜少负多

对人类而言

大地之下是如此混沌

如此难以捉摸

04

混沌的大地

除了中国

全球的地震学家

也在努力探索地震预测的方案

尤其是尝试从某一地区的历史地震中

寻找规律

但这些努力同样遭遇了滑铁卢

在美国加州的帕克菲尔德

科学家发现这里的地震规律性极强

每隔22年左右的间隔

就发生一次6级左右地震

人们曾通过这一规律预测

下一场地震将在1993年之前发生

但实际上却迟到了足足11年之久

（引发帕克菲尔德地震的美国加州圣安第列斯断层，是美国最著名的活动断层之一，图片来源@视觉中国）

▼

在日本

一条地震频发的海沟中

有一片很少发生地震的“空白地带”

即日本所称的东海地区

有科学家曾提出“地震空区”的理论

认为这样的空白地带有着更大地震的可能

于是 人们一直对

只存在于预测中的“东海大地震”设防森严

但这场地震至今仍未到来

（地震频发的日本，正在展开一场防灾演练，为可能到来的地震做好准备，图片来源@视觉中国）

▼

1997年

知名地震学家罗伯特•盖勒

在《科学》杂志发表文章

宣称“地震无法预测”

标志着国际科学界对地震预测的信心

降到谷底

这其中的核心困难 包括

震源深度可达数十千米

远远超过人类的探测极限

还包括

地震前兆对人类观测者而言

几乎是随机出现、难以捉摸

在浩如烟海的异常中找到准确信号

更是难上加难

（2023年2月6日土耳其地震，难以预测的地震仍然如不散的阴霾，图片来源@视觉中国）

▼

很多的前兆都难以被有效利用

前兆或是过于分散、持续时间过长

或是可以由其他原因解释

难以判断预示着何时何地的地震

如果仅凭一些异常就发布预警

将给社会运行带来巨大的成本

全球的地震学界

就在这样低迷的信心中

进入了21世纪

2001年

人迹罕至的昆仑山

发生了8.1级地震

但除此之外

世纪之交的中国大地还算平静

然而 大地的能量

已经在更多地方悄然积累

（青海昆仑山口，这里曾发生过一场鲜为人知的8.1级地震，但因人烟稀少，损失轻微，摄影师@聂移同）

▼

从2006年开始

四川郫县的地电阻率出现异常下降

走势与唐山震前的前兆有类似之处

但在2008年初就又恢复了正常

与此类似

四川、甘肃还有一些地区出现过

地下水位、水温等零散异常

但都过于分散，难以引起注意

没有人知道

此时的龙门山断裂带

已经悄然积蓄了巨大的能量

走进破裂的倒计时

一场巨大的灾难即将降临

（请横屏观看，岷江流经龙门山断裂带，峡谷两侧山势陡峭、滑坡密集，是剧烈地质运动留下的痕迹，摄影师@刘少宇）

▼

历史上这条断裂上的强震

都发生在北段西侧

松潘地震便是如此

相比之下

中段的汶川一带

缺少超过7级的强震记录

在这里

断裂的水平运动速度不足每年1毫米

垂直运动速度也仅 有每年2毫米左右

低于大部分引起地震的活动断裂

是一段极为“平静”的断裂

（四川彭州，雪后的龙门山，摄影师@墨山）

▼

其发生强震的间隔可达千年以上

超出人类地震观测的历史

因此， 在中长期的预测中

人们 并未做出

汶川附近可能发生强震的判断

就在这样的迷雾之中

我们至今难以忘却、每每想起都心有余悸的

汶川地震

猝然降临

（北川老县城地震遗址，这座城市定格在了2008年5月12日，摄影师@苏凌汉）

▼

震后 人们意识到

孕育汶川地震的龙门山断裂中段

在震前进入了“闭锁”阶段

这意味着表面的平静之下

巨大的能量在不断累积

如一段压缩到接近极限的弹簧

在回顾研究中 人们猜测

此前提到的地电阻率、地下水等异常现象

或许正是汶川地震的前兆

地震前 的 动物异常活动

以及电磁场异常变化

也被认为可能与汶川地震相关

（汶川映秀镇的漩口中学，在地震中倒塌，摄影师@李贞泰）

▼

遗憾的是

由于对龙门山断裂带

长期地震趋势的 致命误判

我们并未读懂 这些 大地发出的警告

在事后的分析中

人们也困惑于 前兆的复杂、纷乱

即使提前捕捉到前兆

也几乎无法得出 可靠的结论

人类面对地震

真的无策可施了吗？

05

防震的曙光

从1960年代至今

地震预测走过了半个世纪

中国和世界各国的科学家有过短暂的成功

但更多的是失败

人类对地震预测的信心也经历了

从高峰到低谷的巨大起伏

从邢台地震起步的地震预测工作

在海城地震的成功之后

迅速又遭到唐山地震失败的打击

并在汶川地震后陷入低谷

对地下世界一片未知

但在地上的世界

我们还有许多可以努力的方向

（地震预测信心与抗震设防标准变化示意，本图主要展示中国的情况，世界主要国家半世纪以来走过的历程类似，但关键时间节点不同，制图@汉青/星球研究所）

▼

随着社会经济的发展

和一次次大震经验的积累

我国对建筑抗震设防的标准不断提高

各种抗灾技术手段也蓬勃发展

而所有这些进步

都在给生命带来 更多希望

从历次地震的经验来看

绝大多数的伤亡都来自倒塌的建筑

我们需要合理设计框架结构

采用高标准的材料和施工方式

让建筑面对地震时更加坚固

（汶川地震后的映秀中心小学，建筑的绝大部分被夷为平地，造成大量伤亡，摄影师@朱建国）

▼

以彭州的白鹿中学为代表的

一批严格保证了工程质量的建筑

在一众废墟中屹立不倒

拯救了成百上千师生的生命

汶川地震以来

我国不断提高建筑的抗震标准

也将抗震建筑的覆盖范围

扩展到越来越多的地区

从大城市推广到乡村

尤其是对学校、医院等建筑

提出最高的防震要求

在未来，面对地震

我们将有更大的 安全空间

（四川彭州白鹿中学，教学楼前的大地被汶川地震错断，形成3米左右的高差，两侧建筑却屹立不倒，师生无一伤亡，图片来源@北京市地震局，制图@汉青/星球研究所）

▼

除了倒塌的建筑之外

地震中的伤亡 还有相当一部分

来自地震引起的 次生灾害

尤以滑坡、泥石流等为重

汶川地震中

单点死亡人数最多的

北川县城

几乎三分之一的城区

被两侧山脉的滑坡掩埋

震后的北川县城

整体搬迁到了龙门山外的平原

主动避开了地质脆弱、灾害易发的地区

（北川新县城，位于龙门山前平原的永昌镇，地势平坦开阔，是汶川震后唯一异地重建的县城，图片来源@视觉中国）

▼

同样位于地震带上的宁夏银川则未雨绸缪

提前确定活动断裂走向

将活动断裂两侧100米的范围

划为绿地

由于地震造成的地表破裂

往往沿活动断裂延伸

而只要离开断裂很小的距离

就可以避免最严重的损失

这样的城市规划

可以尽可能减小地震对道路、房屋的破坏

（宁夏银川地震公园，位于城区内的一条活动断裂上方，摄影师@刘思尧）

▼

我们还建成了覆盖数个省份的

地震预警系统

近几年，它在四川的地震新闻中频繁刷屏

与地震预测不同

地震预警的目的并非提前预知地震的到来

而是在地震发生后 挽救更多的生命

电子信号以光速传播

比地震波快十万倍以上

依靠密集的地震台网和灵敏的算法

我们在地震发生十秒之内

就可以向波及地区发布预警

抢出数秒至数十秒的宝贵时间

供人们紧急逃生避险

或应急处置核电站、高铁等高危设施

（地震预警原理示意，制图@汉青/星球研究所）

▼

另外

虽然无法做出准确的短期预测

但通过研究断层活动的规律

我们可以做出长期趋势的预测

指导大型工程的规划和建设

（新修建的高速公路穿过地震多发的四川西部山区，摄影师@姜曦）

▼

攀登科学高峰的道路总是痛苦并漫长

而通向地震预测科学高峰的道路

也注定会铺满血泪

人类的强大

正是在于面对磨难拥有永不放弃的顽强

正是无数前仆后继的人们

推动着地震科学和防灾技术

不断前进

终有一日

地震的阴霾将散去

不再带来血泪与恐惧

（2008年5月13日, 都江堰聚源中学，一位父亲紧紧握住儿子沾满泥沙的嫩手，仿佛要从死神手中拽回儿子宝贵的生命，摄影师@朱建国）

▼

【参考文献】

[1]吴泰然,何国琦.普通地质学[M].北京大学出版社,2011.

[2]Lee, William HK, Paul Jennings, Carl Kisslinger, and Hiroo Kanamori. International handbook of earthquake & engineering seismology, Part A [M]. Elsevier, 2002.

[3]赵荣国,张洪由.地震灾情因社会发展而加重——20世纪全球地震灾害综述[J].国际地震动态,1999.(6).

[4]陈运泰.地震预测:回顾与展望[J].中国科学:D辑,2009.39(12).

[5]聂永安,姚兰予,赵国敏.大震前宏观异常的机理研究[J].西北地震学报,2009.31(2).

[6]张培震.中国地震灾害与防震减灾[J].地震地质,2008.30(3).

[7]林邦慧,胡小幸,王泽皋.1966年邢台地区大震前小震的"密集-平静"特征及其初步解释[J].华北地震科学,2006.24(2).

[8]郭安宁,吴建华,任栋,张纬超,张向红,赵乘程,季婉婧.辽宁海城7.3级地震预报历史事件的研究与讨论[J].西北地震学报,2013.35(12).

[9]马泰泉.中国大地震(连载)[J].防灾博览,2017.(3).

[10]罗灼礼,王伟君.地震前兆的复杂性及地震预报、预警、预防综合决策问题的讨论——浅释唐山、海城、松潘、丽江等大地震的经验教训[J].地震,2008.28(1).

[11]侯立臣.唐山地震的回顾[J].华北地震科学,2007.25(3).

[12]罗灼礼,江在雄.1976年松潘、平武7.2级地震预报实践[J].中国地震,1989.5(3).

[13]陈立德,罗平.1995年7月12日孟连中缅边界7.3级地震短临预报及前兆异常特征——预报过程、思路及科研进展[J].地震研究,1997.20(2).

[14]黄圣睦,董瑞英.1970～2008年中国10次大地震预测预报经验教训的初步探讨[J].内陆地震,2013.27(2).

[15]皇甫岗.1996年2月3日云南丽江7.0级地震[J].地震研究,1997.20(1).

[16]李勇,黄润秋,Densmore Alexander L.,周荣军,曹叔尤.汶川8.0级地震的基本特征及其研究进展[J].四川大学学报(工程科学版),2009.41(3).

[17]彭建兵,马润勇,范文,门玉明,林鸿州,邓亚虹.汶川大震的科学思考[J].地球科学与环境学报,2009.31(1).

[18]陈棋福,王克林.2008年汶川地震与中国的地震预报[J].世界地震译丛,2010.(5).

[19]罗开海,保海娥,左琼.我国建筑抗震设防水准的历史沿革、现状和展望[J].地震工程与工程振动,2018.38(4).

[20]马强,李山有,金星,陈晓非.地震预警是如何实现的[J].防灾博览,2023.(1).

[21]GB18306-2015,中国地震动参数区划图[S].