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海城地震·一个难以复制的奇迹(上)

2014-07-15 14:54 编辑:TF000 来源:网络

地震,这种最为恐怖的突发自然灾害,总会让人闻之色变。1976年唐山大地震、2008年汶川大地震、2009年玉树地震……时间或久或近,都在人们的记忆中留下了强烈的冲击。而每次灾难性的地震之后,1975年的辽宁海城地震都被屡屡提起——它是“世界上第一个被成功预报的大地震”。因为准确的预报,这场里氏7.3级强震仅造成1328人死亡,占震区人口的0.016%。地震出版社1982年出版的《一九七五年海城地震》称,“海城地震预报的成功取得了巨大的社会效益和经济效益。据推测,如无预报,人员伤亡将达到15万人左右,经济损失将超过50亿元。”

 

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海城地震的成功预测是世界地震预报史上里程碑式的事件,美国、新西兰、日本、罗马尼亚、西德等10多个国家的地震科学专家和国际学术组织的成员曾专门到海城考察。他们将海城地震的预报称之为“科学的奇迹”。 但在此之后,它的成功经验却未能避免更多、更大的地震惨剧发生。在海城地震成功预测的1年零5个月之后,唐山大地震发生,24万人在地震中逝去,也把地震可预测的梦想撕得粉碎。

海城地震的准确预报是科学还是偶然?争论至今。昔日的“科学奇迹”,渐渐成为了一桩“科学谜案”。

 

发端自邢台的地震研究

 

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1966年3月8日5时29分,在河北省邢台地区隆尧县东,发生了6.8级强烈地震。继这次地震之后的21天里,邢台地区又连续发生了5次6级以上地震,其中最大的一次是3月22日16时19分在宁晋县东南发生的7.2级地震。

人们把这次地震群活动统称为邢台地震。经事后统计,有8064人在这次地震中死亡,38451人受伤。

很多邢台人都记得,那次大震过后,本是冬末春初的邢台开始漫天飘雪,让那次地震更增加了几分诡异和恐怖。当时,没有国家地震局,没有地震预报系统,民间也没有任何科学的地震知识的普及。好多震区老百姓甚至传言,是原子弹爆炸造成了那场灾难。

地震的危害之大、摧毁能力之强,给人们留下了惨痛回忆。在地震面前,人们并非无所作为。邢台地震在创造了新中国最强烈地震第一个纪录的同时,也成为了地震研究和预报的起点。

1966年3月9日,邢台地震发生的第二天,周恩来总理赶到救灾现场,在隆尧县听完汇报后说:“这次地震付出了很大代价,这些代价不能白费!我们可以只留下记录吗?不能!必须从中取得经验。希望转告科学工作队伍,研究出地震发生的规律来……这在外国也是从未解决的问题,难道我们不可以提前解决吗?”

邢台地震后,根据周恩来的指示,国家科委和中国科学院组成地震办公室,这是新中国成立的第一个专门研究地震的机构,也是1971年成立的国家地震局的前身。

在邢台地震后奔赴震区的队伍中,除了抢险救援人员,还有一大批科研工作者。他们当中,只有中科院地球物理研究所的几位专家称得上是地震的研究者,其余多是初出茅庐、甚至还没有完成学业的青年科研人员。

周恩来要求,要把邢台地震当成一个大课题来看待,“希望在你们这一代解决地震预报问题。”为此,中国几十个部委纷纷组成课题组进驻邢台。

原辽宁省地震局副局长顾浩鼎参与了1975年海城地震的预报,是作出最重要预报的人之一。他告诉记者,他的地震预报之路,就是从邢台地震开始的。那时他正在中国科学院地球物理所学习,只有26岁,还没有毕业,就被派到邢台地震现场进行震后勘察。

另一位海城地震预报的重要参与者,国家地震局的老专家耿庆国,1965年8月从中国科技大学地球物理系地震专业毕业,被分配到地质部物探研究所,1970年前后调到北京地震队,刚从事地震工作时,只有不到30岁。

鲜为人知的是,邢台地震的余震长达10年以上,先后发生余震7万多次,最频繁的时候,一天甚至发生1200到1400次余震,中国的地震研究体系,关于地震研究的八大方法,就是在这频繁的余震期间逐步建立起来的。而当年进驻的许多人,根本不是地震学出身,因而培养了一大批复合型人才。

正是这支初建的地震预测队伍,在我国地震研究刚刚起步不久的1975年,便在辽宁海城创造了人类地震预测的奇迹。

近40年过去,当年预报海城地震的青年地震工作者们都已鬓发染霜。面对记者的提问,他们异口同声:海城地震的成功预报并非偶然,而是有着充分的科学依据。

相对于更为常见的突发性地震,海城地震早在发生前三四年,就在华北和辽南地区出现了种种异常征兆。幸运的是,这些征兆被地震工作者们抓住了。

 

倾斜的辽东半岛

 

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中国20世纪70年代建立的地震预报系统,其具体运作,一般分为长期预报(几年)、中期预报(1至2年)、短期预报(几个月内)和临震预报(几小时至数天)四个阶段。其中,只有短期预报与临震预报,对指导民众及时躲避地震有实际意义。一般谈论地震预报,都是指“短临预报”。但长期和中期预报,对短临预报的准确性有至关重要的作用。

关于海城地震的长期预报,最早可以追溯到1970年。

1969年7月18日,渤海湾发生里氏7.4级地震。联系到此前的邢台地震以及一系列频繁的余震,人们发现,地震似乎有着沿东北方向由邢台一路北移的趋势。1970年,在周恩来总理推动下,中国召开了首次全国地震预报工作会议,辽宁省被划为全国重点地震监视区。辽宁省革委会也成立了地震工作领导小组,该小组在一份报告中说道:“渤海湾强震区的震中近期有北移的趋势。位于渤海湾之滨的金县和营口,可能受到这个强震区的影响而遭受破坏”。营口,正是海城地震的核心区域。但报告没有就地震发生时间做出预测。

顾浩鼎就是在这个时候被调到辽宁地震办公室,学地震专业的他立刻得到了办公室主任朱凤鸣的器重,让他专门负责地震活动问题的研究。他的一项主要任务是监控金县的水准观测。正是这个重要的测试指标,最早预告了辽东大地深处的异常。

顾浩鼎用最简单的语言解释了什么叫水准观测:“大地测量有两种观测方式,一种是观测水平形变,一种是观测垂直形变,观测地壳的垂直运动状态,就是水准测量。”

他说,金县地震台有两个测线,一条长380米,一条长560米,每条测线中间有6个测点,每天上午、下午各测一次。

根据顾浩鼎的回忆,辽宁省从1971到1972年之间,几乎没有地震活动。到了1973年的9月,顾浩鼎和金县地震台的观测人员突然发现,短水准测试数据出现了异常。

“短水准测试,简单说就像在金县摆了很大一个平面,上面放了一台倾斜仪。假如平面倾斜了,哪一边翘起来了,倾斜仪就会显示出异常。从1973年9月开始,辽东半岛南端向北西西方向倾斜了1.2秒。”(这里的“秒”是角度计量单位,1度=60分=3600秒)

倾斜1.2秒,这个数字在地震预测里,已经是严重异常了。

同时,从1973年到1974年,辽东地区的地震活动也开始呈现出活跃的趋势。

根据《一九七五年海城地震》中记录的数据,从1974年开始,辽西地区的敖汉旗一带,辽南地区的熊岳一带,辽东半岛沿海及其两侧海域,小地震数量较常年平均数增加了三至四倍。

虽然这种异常是我们普通人感觉不到的,地震预测专家却从这些“无体感”的小震中嗅出了“大雨将至”的味道。

辽宁地震办公室通过一系列观察研究认为,辽宁地区存在着可能发生破坏性地震的地质背景,而倾斜的辽南地区较之其他地区,危险性可能更大。

但这也只是顾浩鼎他们的初步估计,究竟近年内会否发生强震,震中又在哪里,一时还难以回答。

 

旱震关系

 

距离辽宁数百公里的北京,一场特大干旱引起了正在北京市地震队工作的青年地震研究员耿庆国的注意。

那场干旱波及范围覆盖了华北和环渤海地区,包括后来发生地震的辽宁南部。在耿庆国的眼里,那场特大干旱正是地震的前兆。

1972年盛夏,耿庆国去平谷一个地震台的路上,因口渴向老农买西瓜。闲谈中,老农说:“大旱不过(阴历)五月十三,可今儿都(阴历)六月十五了,天还没雨……我活了67年,还没赶上这么旱的!”

说者无心,听者有意。老农的话触动了耿庆国的心弦。他正在进行的地震科研项目,恰恰就是寻找地震与干旱的联系。这是一个独创的大胆猜想。在他之前,从没有人把大旱和地震挂上钩。

耿庆国总结了从公元前231年到1971年华北及渤海地区发生的大地震。在这2202年间,华北及渤海地区共发生6.0级以上大地震69次,其中67次地震都是旱震震例。其中,震前一年大旱者27次,震前两年大旱者15次,震前三年大旱者16次,震前三年半大旱者9次。

1972年,华北及渤海北部正好遭遇百年不遇的特大干旱,旱区面积达113万平方公里。严重的旱情引起了耿庆国的警觉。这是否说明,华北和渤海地区正在孕育着一场强震?

1972年11月,在山西临汾召开的全国地震中期预报科研工作会议上,耿庆国作了“旱震关系”的报告,提出他的新发现:6级以上大地震,震前一至三年半的时间里,震中地区往往是旱期,旱区面积越大,震级越高。针对当时华北及渤海地区正在经历的大旱,耿庆国预测,一至三年半时间内,河北、山西、辽宁、内蒙古四省区内将有7级以上强震发生。

这个预测,应该说是海城地震的一次重要的中期预报,就其预报结果来看,相当准确。

耿庆国对大旱与地震的关系进行了解释。他提出,地震影响气象。地下热,表面干,在孕震过程中,地壳和上地幔岩浆热物质上涌形成烟囱效应,会形成大旱。他认为旱震关系是大地震中期预测的一个有效手段。

但在1972年的会议上,耿庆国的“旱震关系”理论没有被大部分地震专家所接受,甚至有的地震专家认为他的论断是危言耸听。有些专家认为“旱震关系”的科学性站不住脚。一位地震专家在接受记者采访时表示,从自然灾害的发生概率来讲,旱灾的频率要远远大于地震。历史上有太多的大旱,之后并没有大震发生。而且,没有旱灾预示的突发地震也比比皆是。

在邢台地震之后,举国上下被地震的巨大破坏所震动,开启了地震科研的热潮,各种或土或洋的科研方法和理论五花八门,惊人之语时有出现,所以,耿庆国在1972年对海城地震的第一个中期预报并没有引起大的反响。

到了1974年,耿庆国的判断与辽南地区监测到的地震迹象出现了重合,特别是辽南地区小震活动的明显增加,使辽宁省地震办公室不得不警惕起来了。

顾浩鼎他们开始担心,辽南地区或许会有强震发生,时间恐怕已经不远。

 

69号文件

 

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1974年5月,北京大学在大连的地磁测量发现了异常,半年多的时间内,该点的地磁场垂直分量增加了21.5伽马。地磁场强度的大幅度变化,反映的是地壳中应力磁场强度的明显改变。

一个月后,国家地震局召开了华北及渤海地区地震趋势会商会。顾浩鼎和朱凤鸣一起代表辽宁省地震办公室出席了这次会议,耿庆国也在那次重要的会商会上发了言。当时出席会议的,还有来自京、津、冀、辽等省区和有关机构20余个单位的科技人员。

“会上我们提出,在辽东和渤海可能发生5至5.5级地震,这是我们辽宁对于华北及渤海地区地震的中期预报意见。”顾浩鼎说。

这次会上,除了北大提出大连地磁绝对值复测的异常外,海洋部门根据渤海北部六个潮汐观测站的发现提出,1973年大部分观测站测出渤海海面明显上升,最大变化达十几厘米,这种情况为近十年所没有。

耿庆国也在会上对震中的位置进行了具体的预测。他根据“旱震关系”理论划出了三个特旱区:辽宁锦州、岫岩一带,河北唐山地区,以及石家庄、邢台、太原一带。

耿庆国依据他提出的大旱后三年半之内发生破坏性地震的规律,呼吁有关方面切实加强京津唐地区和华北以及渤海北部地区的防震工作,“我明确说,在未来几百天之内,就可能会发生波及北京、天津、石家庄、太原和沈阳的7级以上甚至7.5级以上强震。”

他的观点和判断,引起了很大的争论。在那次会议上,对于华北和渤海地区地震形势的预测,主要分为三类。

《当代中国的地震事业》一书对这次会议如此记述:

在这次会上,大多数人认为华北地区近年有发生强地震的可能,但对震级的估计不一。多数人估计一二年内地震强度为5至6级;也有人根据强震活动规律的历史情况及大区域地震活动的综合研究,气象与地震的关系等,指出华北地区有发生7级左右强震的危险;但也有人认为华北近年不会发生大于5.5级的地震。

在综合分析各方面资料的基础上,那次重要的会议指出了华北一两年内可能发生5至6级地震的6个危险区。渤海北部,也就是后来发生海城地震的地区即是其中之一。会议还决定加强对这个地区的监视,并成立渤海地区协作组。

这次会议以后,中国科学院根据会商意见以《关于华北及渤海地区地震形势的报告》为题,向国务院作了汇报。

国务院高度重视华北震情的发展,立即在当年6月29日批转了中国科学院的报告,并及时发到有关省、自治区、直辖市的政府部门。这便是在地震界著名的69号文件。

69号文件的全称是《国务院批转中国科学院关于华北及渤海地区地震形势的报告》,在文件中,国务院提出了一个重要精神,“立足于有震,做到有备无患。”

耿庆国认为,国务院在当时作出的“立足于有震”的方针,对于一年后海城地震的成功预报有着至关重要的作用。

事实上,69号文件发下去以后,各级党政部门都非常重视,一方面组织专业队伍加强监测和研究,一方面采取各种各样的形式宣传地震知识,组织群测群防工作。

《当代中国的地震事业》里记录:

在“危险区”之一的辽南地区,1974年下半年先后建立起群众测报点2000多个,采用电影、幻灯等形式宣传地震知识1000余次,发出宣传材料十几万册,到当年十一月,辽南地区已经初步形成了专群结合的地震测报网。

 

延伸阅读:海城地震·一个难以复制的奇迹(下)


 

来源:北京日报/董少东

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