李方全

(中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085)

總結(jié)經(jīng)驗(yàn) 不斷前進(jìn)

李方全

(中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085)

作為1966年邢臺(tái)地震及1976年唐山地震的親歷者和見證人，作者介紹了在這2次地震中的親身經(jīng)歷和所做的工作；通過參與這2次地震工作，總結(jié)了一些工作感悟及對(duì)地震預(yù)報(bào)工作的一些思考。

邢臺(tái)地震；唐山地震；地震預(yù)報(bào)；地應(yīng)力測(cè)量

0 引言

1966年邢臺(tái)地震已過去50年，1976年唐山地震也過去了40年。作為這2次地震的親歷者及見證人，筆者想將這2次地震中的一些經(jīng)歷及所做的一些工作、工作中的一些感悟及對(duì)地震預(yù)報(bào)工作的一些思考，提供出來供大家參考。

1 我國(guó)第一個(gè)地震預(yù)報(bào)地應(yīng)力觀測(cè)站——邢臺(tái)堯山站的建立

堯山是突起在邢臺(tái)平原地區(qū)中的一座小山，走向大致呈北40°東，其北與茅山一脈相連。為了觀測(cè)地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所引起的地應(yīng)力變化，探索地震預(yù)報(bào)的途徑，我們?cè)趫蛏浇⒘说貞?yīng)力觀測(cè)站。

1966年3月8日邢臺(tái)地震發(fā)生后，為了不失時(shí)機(jī)，我們于3月13日趕赴堯山，在堯山山腳下打了一個(gè)1.6 m的淺孔。在淺孔中，貼緊孔壁放置了3個(gè)不同方向的壓磁應(yīng)力計(jì)，開展地應(yīng)力變化觀測(cè)。同時(shí)考慮到淺孔受地表干擾因素影響較多，反映的情況可能較復(fù)雜，于是同時(shí)準(zhǔn)備了1個(gè)100 m左右的深孔。從淺孔的實(shí)際觀測(cè)結(jié)果可以看出：地應(yīng)力測(cè)值的變化與地震發(fā)生的時(shí)間、震級(jí)有一定程度的聯(lián)系。例如：邢臺(tái)1966年3月22日7.2級(jí)大震前，從3月20日開始，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力曲線一直下降(曲線下降表示應(yīng)力值增加)，起初認(rèn)為這可能是因?yàn)樾铍娖侩妷翰蛔阋鸬?，可是換了電瓶以后曲線仍然下降，直到3月21日仍然如此?？墒钱?dāng)曲線平穩(wěn)并開始上升(曲線上升表示應(yīng)力值變小，應(yīng)力釋放)時(shí)，7.2級(jí)地震發(fā)生了。在后來的觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，邢臺(tái)地區(qū)4級(jí)以上的地震，震前觀測(cè)曲線都有所反映。

從武空同志發(fā)表在中共中央國(guó)家機(jī)關(guān)工作委員會(huì)主辦的刊物《紫光閣》1998年1月1日出版的第一期，題為《周恩來在邢臺(tái)地震的日子里》的文章中，可以從側(cè)面了解到一點(diǎn)當(dāng)時(shí)的情況[1]。他說：“1966年3月河北邢臺(tái)發(fā)生了強(qiáng)烈地震，當(dāng)時(shí)我正在國(guó)務(wù)院秘書廳辦公室工作”?！?月8日晚，總理在召集國(guó)家科委及有關(guān)部門負(fù)責(zé)人和專家的會(huì)議上提出要開展地震科研工作，從邢臺(tái)地震想到全國(guó)，抓住這次地震，著手研究地震預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)問題。地質(zhì)學(xué)家、地質(zhì)部部長(zhǎng)李四光認(rèn)為地震預(yù)報(bào)是可以探索的。周總理非常贊賞，勉勵(lì)大家發(fā)揚(yáng)獨(dú)創(chuàng)精神，努力突破這個(gè)科學(xué)難題”。在周總理批示的激勵(lì)下，廣大地震工作者以高昂的熱情奔赴災(zāi)區(qū)，投入地震科研工作。李四光部長(zhǎng)也組織了一個(gè)地質(zhì)考察隊(duì)，派往災(zāi)區(qū)?？疾礻?duì)在隆堯堯山地區(qū)建立了一個(gè)地應(yīng)力觀測(cè)站，并和北京建立直接電話聯(lián)系，把地應(yīng)力變化情況繪成曲線圖，監(jiān)視震情的變化。為了保密，他們不在電話中講震情，只講曲線變化。根據(jù)總理指示，我們還把這個(gè)地應(yīng)力觀測(cè)曲線變化的說明登在國(guó)務(wù)院秘書廳編印的《簡(jiǎn)訊》上，并報(bào)送給中央。就在3月下旬的一個(gè)晚上，我正在值班，突然收到了地應(yīng)力觀測(cè)曲線下降的密報(bào)，便馬上送到總理辦公室。同時(shí)震區(qū)的一些其他網(wǎng)點(diǎn)也報(bào)告了一些異常的信息，表明今夜有發(fā)生強(qiáng)震的可能性。

后來我們得知，總理和李四光部長(zhǎng)研究后，確定在震區(qū)發(fā)布預(yù)報(bào)，而當(dāng)晚果然在老震區(qū)發(fā)生了6級(jí)多的強(qiáng)震。這次預(yù)報(bào)實(shí)際上是我國(guó)第一次嘗試發(fā)布的地震臨震預(yù)報(bào)，它的成功給予地震科學(xué)工作者巨大的鼓舞。

我們到堯山開展地應(yīng)力觀測(cè)時(shí)，李四光部長(zhǎng)一再告誡我們：這一工作剛剛起步，沒有經(jīng)驗(yàn)，一定要特別謹(jǐn)慎小心，重要的是要努力搞好實(shí)測(cè)工作。我們每天將地應(yīng)力變化的測(cè)值直接通過電話和電報(bào)上報(bào)到部長(zhǎng)辦公室。李四光部長(zhǎng)每天親自研究地應(yīng)力變化圖，分析震情，并用專用電話指導(dǎo)我們工作。他還不顧77歲高齡且身體帶病，在百忙中于4月20日親自來到地震現(xiàn)場(chǎng)，到堯山地震臺(tái)及堯山地應(yīng)力觀測(cè)站進(jìn)行考察。

當(dāng)時(shí)，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)堯山地應(yīng)力觀測(cè)站的工作都非常關(guān)心，很多高層領(lǐng)導(dǎo)都到堯山站來考察過工作。我記得國(guó)家科委的韓光、武衡、于光遠(yuǎn)、范長(zhǎng)江，中國(guó)科學(xué)院的秦力生、杜潤(rùn)生、裴麗生、衛(wèi)一清等都到過堯山地應(yīng)力觀測(cè)站[2]。

2 1976年唐山大地震的地應(yīng)力測(cè)量

1975年海城7.3級(jí)地震后，我們到海城地震區(qū)的海城和營(yíng)口進(jìn)行了原地應(yīng)力測(cè)量。海城處于郯廬斷裂帶上，1976年我們?cè)?jì)劃沿郯廬斷裂帶往南進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量，以了解郯廬斷裂帶南段的現(xiàn)今活動(dòng)性。由于邢臺(tái)地震已經(jīng)10年，于是1976年5月我們首先在隆堯堯山進(jìn)行了原地應(yīng)力測(cè)量，以了解邢臺(tái)地區(qū)10年來地應(yīng)力場(chǎng)有什么變化；然后再沿郯廬斷裂帶去山東、江蘇、安徽等地進(jìn)行原地應(yīng)力測(cè)量。1976年6月初我們完成了堯山的應(yīng)力測(cè)量后，正準(zhǔn)備南下山東時(shí)，得知華北地區(qū)，特別是唐山地區(qū)觀測(cè)到很多異常，認(rèn)為有發(fā)生大震的危險(xiǎn)。于是我們便放棄了南下郯廬斷裂帶的測(cè)量，返回三河隊(duì)部準(zhǔn)備赴唐山地區(qū)進(jìn)行原地應(yīng)力測(cè)量，探索唐山發(fā)生大震的危險(xiǎn)性。因?yàn)?月29日云南龍陵發(fā)生了7.4級(jí)大震，隊(duì)上正組織人員趕赴龍陵進(jìn)行地震地質(zhì)考察和原地應(yīng)力測(cè)量，所以測(cè)量設(shè)備和器材就盡量先滿足龍陵地應(yīng)力測(cè)量的需要。由于另外準(zhǔn)備加工測(cè)量設(shè)備和器材需要時(shí)間，故一直到7月12日才奔赴唐山附近的灤縣開展測(cè)量工作。

2.1 震前的應(yīng)力測(cè)量工作

唐山地區(qū)那么大，我們?yōu)槭裁磳y(cè)點(diǎn)選在灤縣呢？

1967年10月20日，李四光教授在國(guó)家科委地震辦公室研究地下水觀測(cè)的會(huì)議上指出：“如若構(gòu)造活動(dòng)很強(qiáng)烈，擠壓到最后可能來個(gè)大的地震，影響整個(gè)構(gòu)造帶。因此，我們應(yīng)向?yàn)纯h、遷安東西向構(gòu)造地區(qū)做些觀測(cè)工作。如果這里也在活動(dòng)的話，那就很難排除大地震發(fā)生”[3]。根據(jù)這一意見，我們將測(cè)點(diǎn)選在了灤縣城北榆山腳下靠近灤河邊的園藝場(chǎng)。

我們于7月12日趕到測(cè)點(diǎn)，第2天就開始鉆進(jìn)。汽車鉆機(jī)的機(jī)長(zhǎng)是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)熟練的老機(jī)長(zhǎng)，可是鉆著鉆著鉆孔就鉆斜了。我們移動(dòng)了鉆孔位置，又鉆斜了。后來又移動(dòng)了幾個(gè)位置，調(diào)整了多次，仍然如此。直到7月28日唐山大震以前，鉆孔都未準(zhǔn)備好，也無(wú)法進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量。然而7月28日唐山大震后，鉆進(jìn)馬上就正常了，很快就取得了地應(yīng)力測(cè)量數(shù)據(jù)?；叵肫饋?，這不能怪老機(jī)長(zhǎng)技術(shù)不好，操作不當(dāng)，可能大地震前那一段時(shí)間，這一帶的地殼就一直在緩慢運(yùn)動(dòng)著，地面本身就在變動(dòng)。因此，鉆機(jī)的平臺(tái)調(diào)整水平了，可是不久又變動(dòng)了。

7月25日接到隊(duì)上通知，說局里要接待一個(gè)日本地震代表團(tuán)，要我趕回隊(duì)里參加接待工作。當(dāng)天傍晚，趙仕廣和毛吉震還有四川省地震局來學(xué)習(xí)的鄒定元發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)附近的小樹林里有很多青蛙，很好抓，一會(huì)就抓了一大桶。他們買了點(diǎn)酒請(qǐng)我，說明天(26日)你就要走了，就算給你餞行吧。說來也怪，此后這里再也沒見過多少青蛙了，這不是明顯的大震前的動(dòng)物異常嗎？

從1976年8月到10月我們?cè)跒纯h和唐山共進(jìn)行了3個(gè)鉆孔的原地應(yīng)力測(cè)量，取得了很好的資料，遺憾的是沒有取得唐山大震前的資料[4]。

2.2 大震區(qū)的地應(yīng)力狀態(tài)

大震區(qū)地應(yīng)力狀態(tài)的研究對(duì)地震預(yù)報(bào)有著重要的意義，特別是對(duì)大震區(qū)震前、地震過程中以及震后地應(yīng)力狀態(tài)的了解，有助于我們認(rèn)識(shí)地震孕育、發(fā)生、發(fā)展的整個(gè)力學(xué)過程。

大震后地震區(qū)附近應(yīng)力狀態(tài)的特點(diǎn)：我們將唐山、海城、龍陵、邢臺(tái)等幾個(gè)大震區(qū)震后的原地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果進(jìn)行綜合對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)大震后地震區(qū)附近的地應(yīng)力狀態(tài)有以下特點(diǎn)：

1)地震后震中區(qū)測(cè)得的應(yīng)力值比其周圍地區(qū)測(cè)得的應(yīng)力值低。如唐山低于灤縣，海城低于營(yíng)口，潞西低于道街，震中外圍區(qū)的測(cè)值比震中區(qū)高1倍左右。

2)離震中較遠(yuǎn)處測(cè)得的最大剪應(yīng)力值為震中區(qū)的2～3倍。

日本京都大學(xué)的田中豐教授認(rèn)為，震后震中區(qū)附近應(yīng)力值比周圍地區(qū)應(yīng)力值低的測(cè)量結(jié)果，有力地證實(shí)了關(guān)于應(yīng)力降的看法。并指出：根據(jù)資料，海城地震的主應(yīng)力降是4.8 bar(0.48 MPa)，其前震平均應(yīng)力降是70 bar(7.0 MPa)，余震應(yīng)力降是15 bar(1.5 MPa)。假如原地應(yīng)力測(cè)量測(cè)得的營(yíng)口—海城的應(yīng)力差反映了應(yīng)力降的變化，那么根據(jù)地應(yīng)力測(cè)量所得出的剪切應(yīng)力差計(jì)算出海城地震應(yīng)力降為14 bar(1.4 MPa)，可以說有良好的一致性[5]。

3)地震后不久，在震中區(qū)測(cè)得的最大主應(yīng)力方向與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的方向有較大的偏離。經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)整后，最大主應(yīng)力方向又與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力的方向一致起來。如1976年唐山大地震后在唐山市鳳凰山公園測(cè)得的最大水平主應(yīng)力方向?yàn)楸?7°西，與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力的方向，即NWW到近EW向有較大的偏離。而1978年又一次在同一地點(diǎn)測(cè)量，最大主應(yīng)力方向變成了近EW方向(北89°西)。邢臺(tái)地震也有類似情況：1966年大震后測(cè)得的最大水平主應(yīng)力方向?yàn)楸?4°西，1976年再次測(cè)量時(shí)變成了近EW向(北87°東)。似乎這2次地震震中區(qū)的最大水平主應(yīng)力方向，在地震過程中都順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了大約40°[6]。日本1995年1月發(fā)生的兵庫(kù)南部(又稱阪神地震)7.2級(jí)地震后，震中區(qū)附近的平木，最大水平主應(yīng)力方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了35.8°，寶殿測(cè)點(diǎn)測(cè)得的最大水平主應(yīng)力方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了25°[7]。然而在非震中區(qū)的其他測(cè)點(diǎn)，如北京市順義縣的吳雄寺測(cè)點(diǎn)多年來重復(fù)測(cè)量的結(jié)果顯示，最大水平主應(yīng)力的方向變化不大[6]。

3 發(fā)揚(yáng)李四光地震預(yù)報(bào)的科學(xué)思想

3.1 地震是可以預(yù)報(bào)的

1966年邢臺(tái)地震后，周恩來總理問地震能不能預(yù)報(bào)時(shí)，李四光同志獨(dú)排眾議，認(rèn)為地震是可以預(yù)報(bào)的。李四光認(rèn)為：“地震的發(fā)生，絕大部分在地球的表層?！鶕?jù)這個(gè)事實(shí)，指引我們注意到地球表面的構(gòu)造問題，地震是在有特殊構(gòu)造形態(tài)的地帶(或地區(qū)、地點(diǎn))發(fā)生的。根據(jù)實(shí)際材料的分析研究，地震震中集中在構(gòu)造帶上、構(gòu)造帶轉(zhuǎn)折或彼此交叉的地點(diǎn)，所以進(jìn)一步著手調(diào)查研究地球表層發(fā)生構(gòu)造現(xiàn)象的地帶(地點(diǎn))，應(yīng)當(dāng)首先著眼抓這些地方”。他還明確指出：“地應(yīng)力的存在和地應(yīng)力的變化與地震有密切的關(guān)系?！貞?yīng)力應(yīng)該是存在的，而且地應(yīng)力變化到一定程度才產(chǎn)生地震。地震之所以發(fā)生，是地殼某地點(diǎn)巖體或巖層劇烈形變，這個(gè)形變總得有力的作用才有可能發(fā)生。我們很難設(shè)想，這個(gè)力來自幾百分之一秒這一個(gè)瞬間，它總是有一個(gè)逐步加強(qiáng)的過程，即積累的過程”[8]。

3.2 地震預(yù)報(bào)的關(guān)鍵是抓住地應(yīng)力的變化過程

李四光認(rèn)為：“地殼從開始形成以后又發(fā)生運(yùn)動(dòng)并形成各種構(gòu)造，這是一個(gè)事實(shí)。從這點(diǎn)出發(fā)，我們進(jìn)一步追究一下，地殼為什么發(fā)生運(yùn)動(dòng)呢？物體要發(fā)生運(yùn)動(dòng)，也要發(fā)生位移，必須有力的作用，即構(gòu)造活動(dòng)必須有應(yīng)力的作用?，F(xiàn)在看，這個(gè)力是有大小的，有方向的。自然界任何事物的變化，總是有個(gè)過程的，因此從構(gòu)造活動(dòng)的內(nèi)因——地應(yīng)力的活動(dòng)來說，也是有一個(gè)過程的。在巖石不能承受那樣大的地應(yīng)力的情況下，就要發(fā)生形變，以致斷裂，產(chǎn)生震動(dòng)，這就是地震，是一次飛躍的質(zhì)變。如這個(gè)看法是正確的，那我們就應(yīng)該很好地去測(cè)量應(yīng)力的變化，抓住這個(gè)變化過程，是解決地震預(yù)報(bào)的關(guān)鍵”[9]。

李四光還進(jìn)一步指出：應(yīng)該從地質(zhì)構(gòu)造的角度來研究地震問題。為了查明強(qiáng)烈地震帶的分布規(guī)律和每個(gè)地震帶可能達(dá)到的烈度和頻率，首先要對(duì)有關(guān)地區(qū)詳盡地進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查工作，特別要查明具有活動(dòng)性的斷裂帶的性質(zhì)、分布規(guī)律和延伸范圍，同時(shí)，要盡量收集歷史地震資料，加以綜合分析，并根據(jù)這些地震資料和震中分布，研究構(gòu)造體系和地震的關(guān)系；第二，圍繞現(xiàn)今還在活動(dòng)的斷裂帶，進(jìn)行精密大地測(cè)量、微量位移測(cè)量、原地應(yīng)力測(cè)量，并設(shè)置地震觀測(cè)網(wǎng)，進(jìn)行微觀和宏觀的地震觀測(cè)工作；第三，對(duì)上述觀測(cè)資料進(jìn)行綜合分析，分析現(xiàn)今應(yīng)力分布的情況和活動(dòng)的方式，從而明確它們和當(dāng)?shù)氐卣鸬年P(guān)系，并確定震源所在和它們的分布范圍。這樣，就有可能進(jìn)一步推測(cè)今后地震的發(fā)展趨勢(shì)。

李四光還以為：一般地震幾乎都是構(gòu)造地震，構(gòu)造地震起源于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，要有一定的力量推動(dòng)巖石才能發(fā)生構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。在巖石具有一定彈性的條件下，只有當(dāng)這種力量(地應(yīng)力)增強(qiáng)到超過巖石的強(qiáng)度極限時(shí)，巖石才會(huì)產(chǎn)生破壞而引起地震。根據(jù)上述理由，認(rèn)為在一個(gè)構(gòu)造上互相聯(lián)系的地區(qū)中，選擇適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)，觀測(cè)地應(yīng)力加強(qiáng)的過程是探索地震預(yù)報(bào)的比較可靠的途徑之一。這為地震預(yù)報(bào)研究開辟了新途徑[10]。

李四光教授關(guān)于地震地質(zhì)中地震預(yù)報(bào)方面的重要觀點(diǎn)和思想主要包括：地應(yīng)力變化與地震密切相關(guān)；地震活動(dòng)帶中也存在相對(duì)安全的地區(qū)(“安全島”理論)；地震地質(zhì)調(diào)查是地震預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)；地震是可以預(yù)測(cè)的，地應(yīng)力變化的過程是地震預(yù)報(bào)的關(guān)鍵。他的“安全島”理論及地震預(yù)報(bào)思想至今仍有著十分重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。長(zhǎng)期的科學(xué)實(shí)踐告訴我們，對(duì)于地震地質(zhì)和地震預(yù)報(bào)的研究來說，一個(gè)正確的指導(dǎo)思想和科技路線，是十分重要的。

4 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)我前幾年寫的幾篇文章綜合整理而成，介紹我在邢臺(tái)和唐山這2次大震期間所做的工作及工作中的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)，供大家參考。

邢臺(tái)地震50年來，我國(guó)各方面都有了飛速的發(fā)展，地震事業(yè)也發(fā)生了巨大的變化。隨著我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，地震科學(xué)研究逐步深入，地震監(jiān)測(cè)手段成倍增加，儀器觀測(cè)精度大大提高，以往工作中存在的某些困難將變得容易克服。只要我們好好總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷前進(jìn)，相信地震預(yù)報(bào)這個(gè)世界難題的解決，將會(huì)不再遙遠(yuǎn)。

[1] 武空．周恩來在邢臺(tái)地震的日子里[J]．紫光閣，1998(1)：31-32．

[2] 李方全．李四光與邢臺(tái)堯山地震臺(tái)[J]．震苑晚晴，2010(3)：21-24．

[3] 李四光．論地震[M]．北京：地質(zhì)出版社，1977:153．

[4] 李方全．1976年唐山大震的地應(yīng)力測(cè)量[J]．地殼構(gòu)造與地殼應(yīng)力，2010(1)：34-36．

[5] 田中豐，齋藤敏明．應(yīng)力解除法地殼應(yīng)力的測(cè)定[J]．地球，1980，2(9)：630-647．

[6] 李方全，孫世宗，李立球．華北及郯廬斷裂帶地應(yīng)力測(cè)量[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1982(1)：73-86．

[7] Tanaka Y K，F(xiàn)ujimori S，Otsuka．Prediction of Large Earthquake Occurrence based on Measurements of Crustal Stress and Observations of Changes in Crustal Stress and Strain[J]．Earthquake，1998，50(Supplement)：201-208．

[8] 李四光．地震地質(zhì)[M]．北京：科學(xué)出版社，1973：38．

[9] 李四光．地震地質(zhì)[M]．北京：科學(xué)出版社，1973：37．

[10] 李方全．發(fā)揚(yáng)李四光地震預(yù)報(bào)的科學(xué)思想[J]．地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2011，17(1)：74-78．

Sum up Experience and Go Forward

LI Fang-quan

(The Institute of Crustal Dynamics, CEA, Beijing 100085, China)

As one of the participants and witnesses of the 1966 Xingtai earthquake and the 1976 Tangshan great earthquake, the author introduce his personal experience and work during the two earthquakes, summarizes some work feeling and some thinking about earthquake prediction.

Xingtai earthquake; Tanshan great earthquake; earthquake prediction; geostress survey

2016-08-03

李方全(1938—)，男，四川宣漢人，研究員，主要從事地應(yīng)力測(cè)量及構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)研究.E-mail: fangquan_li@hotmail.com

P316

A

1003-1375(2017)01-0081-04

10.3969/j.issn.1003-1375.2017.01.014

李方全．總結(jié)經(jīng)驗(yàn) 不斷前進(jìn)[J]．華北地震科學(xué)，2017，35(1):81-84.