在横跨川滇等地78万平方公里的地域上有个巨大的地震科学实验场
布下一张地震捕捉网
本报记者 喻思南
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为了减少地震灾害带来的损失，人类一直在探索。一年前，我国在横跨川滇等地78万平方公里的土地上建设了一个巨大的地震科学实验场，希望通过野外大规模的实时观测，进一步了解地球内部结构、推算地震孕育规律。未来，在这个实验场上，将科学合理布局观测台阵，推进国际合作，进一步提升我们的抗灾防灾能力。
地震预测，首先难在不清楚它的发生机制。为揭开地震的神秘面纱，2018年5月12日，我国启动了一项雄心勃勃的计划——建设地震科学实验场。该实验场横跨川滇等地，78万平方公里的区域，是我国认识地震的一次重要探索。
这个巨大的实验场到底有什么用？一年来有了哪些进展？何时能帮我们攻克地震预测难题？
实验场建在川甘交界到云南南部一带
人类能够上天入海，可对脚下大地的认识还远远不够。由于难以直接观测，人们研究地震大多是根据已有数据提出理论假设。
然而，地震孕育、发生和致灾的过程十分复杂。过去数十年，科学家对地震做了很多有价值的研究，但缺乏足够的野外观测数据和实地验证的支撑。卫星遥感、空间对地观测等技术，以及通信技术、大数据的发展，让野外大规模的实时观测成为可能。
“了解地震，要把野外观测和室内研究结合起来，这是地震科学发展面临的新机遇。”应急管理部副部长、中国地震局局长郑国光介绍。
观测数据是研究地震的基础。科学家大胆设想，若能在地震多发地区大规模布设仪器，实时“捕捉”每一次地震的发生轨迹以及其带来的地壳变化，就能推算出地震孕育的规律。再通过多次地震进行实地检验，就可以用来做地震预测。
因此，我国在川甘交界到云南南部一带布下了实验场。中国地震局地震预测研究所所长吴忠良介绍，该区域位于欧亚板块与印度板块互相碰撞挤压强烈变形地区，构造环境复杂，是开展地震科学实验的理想场所。
据了解，地震科学实验场位于我国南北地震带南段，地震活动活跃，历史上大小震不断。由于地震活动较为频繁，我国很早就在该区域开展监测工作，也积累了丰富的长期观测数据。
专家介绍，建设地震科学实验场，就像在川滇地区布下一张“网”。这张“网”的网格由地震台站、井下观测台阵等构成，用来“捕捉”地下极其细微的变化。
这张“网”为何要如此大？吴忠良解释，首先是因为地震的发生位置不确定。此外，地震波及的范围从几公里到几百公里不等，为了完整、准确地监测到地震发生时的信息，实验场尺度就一定要足够大。
把风险研究和灾害防治相结合
一些发达国家很早就布局了地震科学实验场，我们的有何不同？
不同的地震类型，有不同的孕育、活动规律。吴忠良解释，日本以及地中海地区国家，地震发生在板块边界上，属于板缘地震；我国地震多发生在板块内部，属于板内地震。板内地震除与板块运动有关，还要受局部地质环境的影响，其发震原因与规律比板缘地震更复杂。
我国的地震科学实验场是目前国际上唯一针对大陆型强震进行系统研究的实验场。
郑国光介绍，该实验场的特点还在于集科学研究、基础观测、成果应用和服务于一体，将地震风险研究和灾害防治结合起来。
作为承载国家地震科技创新工程的平台，地震科学实验场包含“透明地壳”“解剖地震”“韧性城乡”“智慧服务”4个目标。
“透明地壳”是开展对地下结构的探查，尤其是主要地震带的深浅结构和断层活动习性，为的是把地下搞清楚。地震被认为是瞬间照亮地球内部的明灯。由于地球内部物质的物理性质不同，其密度、磁性、电阻率以及地震波穿过时的传播速度和衰减特性存在差异。通过观测不同传播路径的地震波速变化，就可以获得地球内部结构图像，其原理与医学中的CT成像类似。
“解剖地震”是对已发生的地震进行详细解剖，对典型强震进行全面深入的综合研究，建立科学样本。专家认为，通过“解剖地震”，有望发展和提出适用于中国大陆强震发生的机制和模型，并为世界上其他大陆内部地震多发国家提供借鉴。
地震发生后，要把损失降至最低，就需要了解地面建筑结构特点，加强抗震能力设计。“韧性城乡”是想通过对地震震源破裂、地震波传播等情况进行模拟，为建筑物、工程等设计提出防灾减灾建议。
震情信息的尽快传播对防震防灾意义重大。“智慧服务”就是为了提升地震信息服务水平。我国将构建地震科学大数据中心，利用现代化信息技术，将地震信息快速传递给公众。
谈及四者之间的关系，吴忠良说：“不以‘韧性城乡’和‘智慧服务’为目标，‘透明地壳’和‘解剖地震’就缺乏针对性；离开‘透明地壳’和‘解剖地震’，‘韧性城乡’和‘智慧服务’又不经济，所以必须统一全盘考虑。”
将汇聚国内外科研力量协同创新
地震科学实验场建设一年以来，新增观测站360个，在研究的项目近60个，积累了一批观测数据，17个专家团队开展科研工作。
“新增的观测站能在很大程度上增强我国对地震的观测力量，使地震监测在目前的基础上向前再迈一步。不过，当前的体量与发达国家相比仍有很大差距。”吴忠良说。
与国际先进实验场相比，我国地震科学实验场的差距主要表现在3个方面：科学观测的分辨度不够；基础探查的现代化程度不够；科技成果转化的力度不够。
郑国光介绍，未来3年，地震科学实验场将建成多口数百米至1000米的地震井下观测台阵，探索开展数千米深井观测实验和穿透地震活动断层的科学钻探，以获取更丰富的地下结构和介质观测数据。
吴忠良透露，今年布点建设的地震井下观测台阵将集中在川滇菱形地块的东边界，未来还会扩展到其他地区。
地震研究涉及地质、计算机、力学、岩石等多个领域。郑国光说，作为一个平台，地震科学实验场将凝聚国内外地震科研力量，协同开展地震科学研究。
开门建设实验场、开放运行实验场，截至目前，我国已和全球80个国家的地震科学家、13个国际组织建立了合作关系，与40多个国家签订了政府间的地震研究合作协议。
“未来，我国将利用实验场引进国外相关专家，通过国际合作，在较短时间内，把实验场打造成国际一流的地震科技合作平台。” 中国地震局科学技术司司长胡春峰说。
建设地震科学实验场，是否意味着我们离攻克地震预测的难题不远了？“我们要有清醒的头脑，‘攻克’一个科学难题不是一两天的事，不能急功近利，但这件事必须要做。我相信，随着我们对地震了解越来越深入，它的面纱终会被揭开。”吴忠良说。