石桥克彦对东海地震的长期预测

让子弹飞飞

《地震预测的科学》2007年5月出版

由日本地震学会地震预测研讨委员会编著、东京大学出版会2007年5月出版的《地震预测的科学》一书。全书共 5章，约1 0万字，分别为：

第1章 何谓预先知道地震的发生；
第2章 到目前为止，我们做了些什么? ；
第3章  近1O 年来的研究进展；
第4章 地震预测的现状；
第5章 地震预测的未来。
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4 地震预测的现状

4 ． 1 我们在东海地区做 了些什么?  

在上一章里，我们谈到有必要通过观测和模拟在已知即将发生地震的地方开展以临震预测为目的的观测。尽管到 目前为止尚未对以骏河湾附近为震源的 “ 东海地震”做出中期预测，但已经为做出临震预测开展了集 中性 的观测与监视 ，以便尽早捕捉到地震 即将发生时位于板块边界面上的断层开始活动所表现出来的现象。那么，为什么要采用这样的监视体制呢?这就需要从历史发展过程说起。  

东海地震说在日本即将发生的地震当中，“东海地震”是很特别的。之所以这样讲，是因为它是在尚未发生之前就已经被命名了的地震。
  
1 9 7 6年 ，当时还只是东京大学理学部助教的石桥克彦，就开始对东海地震和东南海及南海地震发生间隔进行研究 。针对常给东海地区带来灾害的板块边界型地震震源区的问题 ，他提出了自己的主张，认为该震源区应该包括比过去所认为的远洲滩更接近大陆的骏河湾周边地 区( 图 4 — 1 ) 。他的这一假说属于本书中所涉及的长期预测范畴。

在东海地区，海沟型的地震反复发生。 石桥克彦主张把骏河湾周边地区纳入即将发生的地震的震源区，其根据之一是 ，从以前的地震来看 ，虽然1 8 5 4年的安政东海地震已将骏河湾包括在震源区内，但在 1 9 4 4年东南海地震时，骏河湾并不在震源区内，因为从分析结果来看，骏河湾周边地区仍有断层错动。另外，石桥克彦还强调，人们普遍认为东海和东南海地震的发生间隔大致是1 O 0 ～1 5 0年，上次的安政东海地震距今已经过了1 0 0多年 ，骏河湾地区极有可能面临着发生下一次地震的危险。
  
石桥克彦的这个假说 ，已经在 日本地震学会和地震预测联络会上发表。因为是长期预测 ，所以不可能明确给出发生时间。就像
人们常说的 “ 即使明天发生也不足为怪” 。与此同时， “ 东海地震说”引起一片轰动。 自假说发表 以来，现在已过去 3 O年 了，东海地震却一直没有发生。现在看来，尽管当初发表的东海地震说 已暴露出了存在的一些不足之处 ，但发生以骏河湾为震源区的地震却是谁都否定不了的。

译自：《地震予知 科学》2 0 0 7 ．
( 中国地震局地球物理研究所 许晏平译 ； 朱传镇校)

摘要 01

[ 本帖最后由 让子弹飞飞 于 2011-3-16 03:26 编辑 ]

让子弹飞飞

地震究竟能不能预测?  

在此 ，让我们来重新思考一下 “ 地震究竟能不能预测”的问题。回想 1 9 6 2年 ，有志于地震预测研究的科研人员所发表的地震预测蓝图( 第2 章) ，是关于确保实现地震预测所必需的观测网的建议。如果再往前追溯的话 ，1 8 9 2年成立的震灾预防调查会 ( 第2章) ，就 曾把调研地震预测 的可能性作为自己基础性的研究课题 之一。或许可 以这样说 ，日本的地震预测研究正是为了尽可能准确回答 “地震究竟能不能预测”这个问题而进行的一场战斗 。  

那么 ，对于这个问题，现在又该怎样来回答呢?

从理论上讲，对于发生在日本的最大震级的地震(日本 内陆 M7级以上 ；俯冲板块边界 M7 ． 5 ～M8级以上) 是可以做出长期预测的，如前所述，正在进行相关的长期评估。但是，对于发生在内陆的、没有在地表留下位错 ( 断层) 等地形变化痕迹的地震，连长期预测都是很困难的。

对于处在 “ 何时发生都不足为怪”状态下的地震 ，可以说原则上讲，至少能够对板块边界的地震做出中期预测 ，现在正在进行必要的观测数据和模拟方法的研究。另外，对于以前兆现象为基础的临震预测，尽管在理论上正期待着前兆滑动的发生，但仍然可以说，在可以观测到的震级范围内是有可能实现的。这就是我们目前对这个问题的回答。
  
之所以说长期预测从原则上讲是可能的，那是因为，从对过去各种大地震的历史调研结果来看，与其说地震的发生模式是随机的，倒不如说它是按某种间隔重复发生的更适合。说难以对没在地表留下地形变化痕迹的内陆地震进行长期评估，是因为断层没有到达地表 ，无法对历史地震加以了解。


在重复间隔较短的板块边界地区，我们现在已经能够利用迄今所积累的地震观测数据，对近期发生的地震与过去几乎发生在同一地点的地震加以比较。比较的结果显示，在有些地震中，发生大滑动的地点是相同的。地震时发生大滑动地点的确定 ，既反映出了在那个地方地震因应力的缓慢增加从孕育到发生的全过程 ，也证实了这个凹凸体模型的可靠性 。


因为这个模型既能用一系列的方程式来记述 ，也能进行数值模拟，所以，从原则上讲，可以说中期预测是可能的。在该模型中，表示断层性质的定律( 摩擦定律) 依据的是岩石的摩擦滑动实验。在岩石实验中，发生相当于地震的快速滑动之前 ，出现了缓慢的滑动( 前兆滑动) 。虽然前兆滑动也可以在数值模拟中再现出来，但它能否达到可观测到的程度 ，却会因条件而异。因此 ，基于前
兆滑动的临震预测，就需要附带一定 的条件才有可能实现。除了前兆滑动以外 ，我们还进行了有关 电磁学方面的前兆现象等研究 ，然而 ，包括机制在内， 目前还不十分清楚。
  
另外 ，就内陆地震而言，我们目前正在对板块边界地震中的与凹凸体模型相对应的地震成因模式进行研究 ，尚未达到能够讨论中期预测有无可能的阶段 。
  
那么 ，针对“地震究竟能不能预测”的问题 ，如果能在预测对象和时间上加上 ( 诸如板块边界大地震的中、长期预测和内陆活
断层地震的长期预测等) 限定的话 ，我们现在就已经能够做出回答：“这在很大程度上是可能的”。

在地震发生的地点与规模方面，现已能够做出近乎实用的预测。而对于某个地方 “ 何时”会发生某种规模 的地震，现在也已实现了长期预测 ，只是在地震发生间隔上存在着一定的误差。


我们现在所面临的课题是 ，更准确地把握历史地震的发生情况 ，在尽量减少误差的同时 ，通过进行中期预测来提高精度 。就临震预测而言，我们当前所面临的课题是 ，提高前兆滑动 的观测精度，寻找前兆滑动现象以外的预示地震即将发生的现象 ，开发有关这方面的新的观测手段。

译自：《地震予知 科学》2 0 0 7 ．
( 中国地震局地球物理研究所 许晏平译 ； 朱传镇校)  



摘要 02

[ 本帖最后由 让子弹飞飞 于 2011-3-16 02:26 编辑 ]

让子弹飞飞

5 ．1 地震预测的未来

有这么一个人 ，他的足迹遍及地震学的各个领域，并始终 站在世界地震 研究的前沿。这个人就是安艺敬一( 1 9 3 0 ~2 0 0 5 ) 。安艺敬一经常强调 ：进行地震预测 ，重要的不是依赖经验定律 ，而是要构建物理模型和进行观测。也就是 这个安艺敬一 ，他曾经说过 ：“ 不能预测未来 的模型就不是模型。 ”
  
让我们从预测未来的角度 ，对前面提到的提高长期、中期和临震预测精度这一未来课题作一评述 。
  
今后的地震预测课题提高长期预测的精度在第1章里我们写道 ：日本地震调查研究推进总部对地震进行的长期评估 ，实现了地震的长期预测。尽管对于发生在海沟沿线板块边界上的地震和内陆活断层上的地震也能大致做出长期预测 ，可一旦发生地震 ，有时又与预想的情况有所不同。而且 ，内陆地震发生在没有现存活断层的地方 ，也会造成破坏。  


就拿 2005年8月16日发生在宫城县近海板块边界的／v／7 ．2级的地震来讲 ，虽说这次地震正好发生在预想的地方 ，但预想的震源区只被破坏了其中的一小部分，震源区的大部分并没有遭到破坏。经过后来的详细调查发现，该地区存在着 3 个 凹凸体 ，原本以为它们会一起破裂 ，引发 当初预想的宫城县近海地震 。


可是 ，在2 0 0 5年的地震中，3个凹凸体中只有 1 个发生了破裂。通过对 以往海啸堆积物的调查得知 ，在东北北海道太平洋一侧的板块边界 ，发生几个凹凸体同时破裂的超巨大地震的几率大致为500年一次。


如此看来 ，尽管发生在海沟的地震大都是以凹凸体为单位，但几个凹凸体同时破裂的现象也屡见不鲜 。这表示 ，根据现有长期评估结果想象出来 的地震画面并不一定真正反映出了地震 的真实情况。关于长期预测，我们要更进一步弄清凹凸体的分布和凹凸体的连锁破裂 等问题 ，制作 出正确 的地震画面，并把它反映在为长期预测而建立的统计模型中。
  
另外 ，目前很难对发生年代 尚不清楚的内陆地震做出长期预测，有必要进一步加以研究 。实现中期预测与提高中期预测精度的课题在本书中，我们把地震和地形变的观测数据与计算机模拟结合起来定量预测未来将发生的地震称之为中期预测 ，并论述了近1 0年来 中期预测相关技术的飞速发展。今后的课题 ，首先就是要实现这种 中期预测。  


为此 ，需要建立一个新系统 ，把模拟结果同观测数据加以比较，以寻求适合观测数据的模拟参数。在此基础之上，一方面要将模拟预测与实际观测二者之间的误差反馈给模拟模型 ，另一方面要为缩小模拟误差而重新进行观测 ，通过观测 、实验和理论研究，不断提高模拟基础模型的精细程度 。如果这样的努力能够继续坚持下去的话，将来一定能准确地高精度确定是否已经到了 “ 什么时候发生地震都不足为怪”的状态。
  
不过，这个将来究竟是什么时候?
对 此 ，我们很难做出明确的回答 ，因为地震总归是发生在我们看不到的地下的一种 自然现象。最大的困难 ，就是不知道凹凸体会在多大应力的作用下发生破裂 ，或者说，是因为不了解 凹 凸 体 的 强 度。现 在 ，我 们 通 过GP S等的观测 ，已经能够 时刻对 凹凸体 上的应力增加情况做 出推断。而且 ，还利用以前的技术 了解 了地震发生时加载在凹凸体上的应力的减少程度 。但是，由于通过观测来推断应力的增减毕竟有些来不及 ，因此，不管以后应力增高到什么程度 ，都无法知道是否会发生地震。


要了解这一切 ，最简单的方法就是等待下一次地震的发生。加在凹凸体上的应力会慢慢地提高，如果发生地震 ，就会知道地震前后的应力 减少程度 即二者 的应力差 。所以，如果在地震刚刚发生后 ，继续监视应力增加的情况 ，就能了解加在 凹凸体上的应力与地震发生时的应力相接近的情况 。如果到了这个阶段，便可期待中期预测的精度远远超过长期预测。大家恐怕都承认 ，地震发生间隔只有短短几十年的，能通过 G P S和相似地震观测到蠕滑状态的宫城县近海等沿日本海沟 的地震，就是最早实现这种高精度中期预测的事例 。
  
宫城县近海的地震发生间隔的确很短 ，要是在发生间隔更长一些的地方 ，恐怕就得要等上百年或者上千年?眼下 ，对于这个问题我们还无法做出回答 。不过 ，利用各种实验和观测 ，弄清地 震发生 的物理及化学过程 ，也没准儿就能在很短的时间内实现中期预测。


在内陆地震方面，首要课题就是要构建相当于板块边界凹凸体模型的地震成因模型 ，并为此进一步展开研究。与此 同时，还必须对进行什么样的观测才能掌握 “ 什么时候发生地震都不足为怪”的状态开展研究。
  
以值得信赖的前兆现象为基础的临震预测在地震即将发生之前 ，通过捕捉只有地震前才会出现的变化进行 的预测就是临震预测 。换言之 ，通过观测捕捉已无法恢复稳定状态的现 象，是实 现临震 预测的关键。目前，值得信赖的这类现象 ，只有前兆 滑动( 前滑动 ，p r e s l i p ) 。可是 ，2003年的十胜近海地震时 ，尽管曾在海域发生了 M8级的大震 ，但用现有的观测 网却没能捕捉到前兆滑动。该事实表明，仅依赖于现有的观测网捕捉前兆滑动来进行临震预测是靠不住的，有必要发现其他可信赖的前兆现象并开发出新的观测方法 。
  
最近，我们通过岩石滑动实验 ，琢磨出了利用穿透断层面的波和反射波的振幅推测板块边界和断层黏着强度的方法。有研究结果显示 ，黏着强度会随着地震发生时间的临近而减少 ，这引起了我们的关注。而且 ，地震与地球潮汐相关性的研究结果也表明，只有在大地震即将发生之前 ，震源区周围的地震活动才与潮汐有着较好的相关性。


尽管 尚未应用于实际，但我们希望 ，除前兆滑动以外，通过进一步推进这种力学方面的前兆现象研究 ，能从更多方面捕捉到地震临震前的状态 。对于实际预测复发间隔很长的内陆地震来讲 ，研究地震临震前的这种状态，是极为重要的课题。
  
另外 ，有一种看法认为，动物异常所代表的宏观异常现象和各种各样的电磁异常现象都是地震的前兆现象 ，甚至有些科研人员也持同样观点 。如果真正明白了宏观异常现象和电磁异 常现象 中存 在着地震 的前兆现象 ，那无疑是朝着实现地震预测的方向迈进了一大步。


最近 ，有篇论文暗示说一部分电磁异常现象很有可能来 自未来的震 中方向， 尽管已经能够观测到与应变仪数据有着很好相关性的电磁变化 ，但到 目前为止 ，只讨论了它与地震的先后关系问题 ，在它与发生地震的相关性方面，探讨得还很不够 。原因之是因为 基 本 上看 不 到地 震 仪 、应 变 仪 、G P S 、重力仪等捕捉到的发生在地下 的现象与各种地壳力学数据的对应关系。如果能在宏观异常现象和电磁异常现象的数据 中找到与地壳力学数据有关联的数据 ，那就有可能帮助我们解开这个谜 。


译自：《地震予知 科学》2 0 0 7 ．
( 中国地震局地球物理研究所 许晏平译 ； 朱传镇校)  


摘要 03

[ 本帖最后由 让子弹飞飞 于 2011-3-16 03:08 编辑 ]