《自然》特寫汶川地震暴露中外科學(xué)家的認(rèn)知缺陷

1、自然特寫汶川地震暴露中外科學(xué)家的認(rèn)知缺陷.txt求而不得,舍而不能,得而不惜,這是人最大的悲哀。付出真心才能得到真心,卻也可能傷得徹底。保持距離也就能保護(hù)自己,卻也注定永遠(yuǎn)寂寞。自然特寫:汶川地震暴露中外科學(xué)家的認(rèn)知缺陷龍門山有著河谷切割出來的世界上最陡峭的山坡,非常容易由地震引發(fā)巨大的滑坡。龍門山斷裂帶穿過白鹿鎮(zhèn)一學(xué)校的院子,造成這道高2米的混凝土隆起的斷層,就是5·12大地震的元兇。這些地殼上的裂紋在一定程度上欺騙了大家。中外科學(xué)家都曾將它們繪制在地圖上,卻沒有意識(shí)到它的厲害之處。5月14日的自然雜志在題為沉睡的巨龍(The Sleeping Dragon的特稿中,較為詳細(xì)地回顧

2、了自汶川地震一年來,中外科學(xué)家對這一罕見而獨(dú)特的大地震的思考。這篇由Alexandra Witze撰寫的報(bào)道指出:與其他地震所不同的是,中國和其他國家的科學(xué)家對于這次地震均暴露出認(rèn)識(shí)上的缺陷。下面是這篇報(bào)道的內(nèi)容:在四川省的白鹿鎮(zhèn),兩棟教學(xué)樓面對面地矗立在庭院的兩側(cè),帶著令人愉悅的白色或者淡藍(lán)色的裝飾。這是一個(gè)平靜的四月天,涼爽而潮濕。一個(gè)企鵝形狀的垃圾箱站在庭院的一側(cè),就像是等待著有人給它們投擲糖果,但是今天卻沒有人給它喂食。在庭院的右側(cè)有一道2米多高的混凝土隆起穿過了整個(gè)院子。這正是斷層的表現(xiàn)形式2008年5月12日四川大地震的元兇。在庭院的另一邊則是另一番景象。那里堆滿了磚頭瓦礫,這是在

3、地震中倒塌的另一棟樓房的殘骸。地質(zhì)學(xué)家們正在挖掘一道40米深的壕溝,用來尋找地震的信息,以獲知在那一天到底發(fā)生了什么?！拔覍@次地震感到很驚訝?！敝袊卣鹁值刭|(zhì)研究所的副所長徐錫偉說。2008年四川地震帶來的建筑物崩塌、山體滑坡和泥石流掩埋了很多城鎮(zhèn)并殺死至少70,000人,同時(shí)對中國西南的生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞。與其他地震所不同的是,中國和其他國家的科學(xué)家,對于這次地震均暴露出認(rèn)識(shí)上的缺陷。以前科學(xué)家評(píng)估地震風(fēng)險(xiǎn),往往把重點(diǎn)放在那些經(jīng)常移動(dòng)并頻繁制造地震的斷層上。這一策略因很多地震遵循這些原則而取得成功。但是在四川西部,這卻是一個(gè)災(zāi)難性的錯(cuò)誤。一年后,研究人員正在研究這個(gè)致命的斷層,希望能

4、找到辦法以避免重復(fù)錯(cuò)誤?；叵肫疬^去的種種表象,他們說,龍門山的地質(zhì)狀況在試圖警告他們。問題山脈巨大的山脈橫亙于平均海拔5000米以上的青藏高原和低緩的四川盆地之間。這里有著世界上最陡峭的地形坡度,麻省理工學(xué)院(MIT的地質(zhì)學(xué)家ClarkBurchfiel說。在50公里的距離內(nèi),這里海拔高度飛一般地改變了4000多米。龍門山有著河谷切割出來的世界上最陡峭的山坡,非常容易由地震引發(fā)巨大的滑坡。如果沒有強(qiáng)烈的地質(zhì)運(yùn)動(dòng),很難產(chǎn)生并保持這樣陡峭的地形坡度。在上世紀(jì)80 年代末,Burchfiel和他的同事們開始在這個(gè)地區(qū)進(jìn)行填圖工作,他們相信他們會(huì)發(fā)現(xiàn)一些證據(jù)來證實(shí)沿龍門山大規(guī)模的地面運(yùn)動(dòng):高原與平原之

5、間的擠壓和山脈的抬升會(huì)使這個(gè)地帶每年大概縮短10毫米。但經(jīng)過多年的研究,這個(gè)地帶并沒有以他們預(yù)計(jì)的尺寸縮短。通過對巖層填圖,他們發(fā)現(xiàn)每年位移其實(shí)只有1-2毫米,而并不是預(yù)計(jì)的10毫米?！霸谶@樣低的運(yùn)動(dòng)速度下,如何形成這么高的山脈令人費(fèi)解?！盉urchfiel如是說。盡管如此,他必須遵從巖層給出的確鑿證據(jù)。因此在沒有人相信會(huì)有如此低速運(yùn)動(dòng)的情況下,他最終只發(fā)表了一個(gè)有關(guān)該區(qū)域的主要地質(zhì)概況,然后轉(zhuǎn)向附近其他地區(qū)的填圖工作。然而隨著時(shí)間的推移,新的研究證實(shí)了他的結(jié)論。研究人員利用全球定位系統(tǒng)(GPS測量地面運(yùn)動(dòng),發(fā)現(xiàn)在垂直龍門山方向上有低速的滑動(dòng),速度正如Burchfiel所提出的那樣是每年1-2

6、毫米。在地質(zhì)學(xué)家看來,這一速度并不會(huì)產(chǎn)生太大的危害,因?yàn)閿鄬訉τ锌赡芤鸬卣鸬哪芰康姆e累與該區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)速度是成比例的。比如,在一個(gè)山脈兩側(cè)的兩點(diǎn),如果一個(gè)相對于另一個(gè)移動(dòng)得很快的話,那么巖體之間的應(yīng)力會(huì)很快地累積應(yīng)力需要通過巖體沿?cái)鄬拥倪\(yùn)動(dòng)釋放。通常情況下,這種運(yùn)動(dòng)不太穩(wěn)定但是極少發(fā)生。當(dāng)應(yīng)力積累到足夠大,超過巖體之間的摩擦力的時(shí)候,就會(huì)忽然發(fā)生釋放,這就引起了地震。據(jù)測量的結(jié)果,四川地震的矩震級(jí)規(guī)模有7.9,沿著北川斷層走向的位移大概有接近5米之多?？紤]到應(yīng)力的緩慢積累,經(jīng)粗略計(jì)算表明,歷史上發(fā)生這種大規(guī)模地震的頻率應(yīng)當(dāng)非常小,大約每2,000至10,000年一次。巨大的震動(dòng)會(huì)在區(qū)域地質(zhì)上

7、留下印記。但是因?yàn)楸┯旰秃芨叩那治g速度淡化了大部分的印記,所以在龍門山很難找到這些記錄。英國Durham大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家AlecanderDensmore曾在這個(gè)地區(qū)進(jìn)行過斷層填圖,他說:“已經(jīng)沒有很多的地方可以清晰地展示過去的歷史了?！背啥嫉刭|(zhì)礦產(chǎn)研究所的地質(zhì)學(xué)家陳智梁說,歷史上已知的沿北川斷層發(fā)生的地震都比2008年的地震小得多,其中一次發(fā)生在1958年,震級(jí)為6.2級(jí),另一次發(fā)生在1970年。沒有任何考古證據(jù)表明,自1500年前北川鎮(zhèn)建立起來之后曾被地震摧毀過。幾乎沒有人想到是龍門山造成了主要的地震災(zāi)害。MIT的地球物理學(xué)家LeighRoyden曾在這里建立了一個(gè)構(gòu)造模型?！拔艺J(rèn)為這并不會(huì)

8、引起一次大的地震?！彼缡钦f。事后,人們很容易意識(shí)到忽略龍門山地震的可能性是多么危險(xiǎn)。有些事情很少發(fā)生但并不意味著它永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生。這應(yīng)該是明顯的,沿著這個(gè)山脈的斷層宛如沉睡的巨龍,它應(yīng)該會(huì)在某個(gè)時(shí)候醒來。但是研究人員需要將有限的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)用在對地震風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估上,因此他們只能將關(guān)注的重點(diǎn)放在那些每隔數(shù)百年就發(fā)生一次大地震的地區(qū)而不是那些可能在5000年間都保持沉默的地區(qū)。比如,相對于北川斷層,中國的地質(zhì)學(xué)家更加關(guān)注西邊的兩個(gè)更加活躍的斷裂帶:安寧河斷裂帶和鮮水河斷裂帶。這兩個(gè)斷裂帶每年走滑的距離高達(dá)10毫米左右。中國地震局將其大部分的監(jiān)測工作放在這些活躍的斷層上,包括部署近300個(gè)寬頻帶地震儀可

9、以捕獲較大范圍的振動(dòng)頻率用這個(gè)世界上最密集的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)繪制地殼下的地圖。當(dāng)北川斷層發(fā)生破裂以后,地震學(xué)家將研究重心轉(zhuǎn)移到龍門山。還有些研究者在考慮附近新建的水庫引發(fā)地震的可能性?，F(xiàn)在的問題是地質(zhì)學(xué)家能從四川地震中獲知哪些關(guān)于未來地震風(fēng)險(xiǎn)的信息。一些人認(rèn)為,更應(yīng)注意地形坡度陡峭地區(qū),即使那里只發(fā)生了很小的地表運(yùn)動(dòng)。Royden指出在加拿大西北地區(qū)有個(gè)類似的區(qū)域,但是那里很少人生活,所以它不可能被優(yōu)先研究。在中國和其他一些人口稠密的地區(qū),有一些明顯的類似情況,研究人員一定會(huì)考慮重新審視這些山區(qū)地帶。除了表現(xiàn)得昏昏欲睡、不太活躍外,北川斷層的另一個(gè)特征也令地球科學(xué)家放松了警惕。從表面上看,這個(gè)斷層似乎

10、被分為一些很小的破裂段,這些破裂段各自相對獨(dú)立地運(yùn)動(dòng),只能各自引起較小的地震?！拔覀兞?xí)慣于單獨(dú)地看待這些破裂段,并且認(rèn)為地震的規(guī)模不會(huì)超過它們各自能引發(fā)的最大地震。”哈佛大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家JohnShaw說,“但是實(shí)際上,這次地震的規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)期?！边@就是去年發(fā)生的事情。北川斷層破裂穿過了總長240公里的多個(gè)破裂段。在它的東南有一個(gè)次生的彭灌斷層,破裂總長72公里。這些破裂段在深部相互銜接,使地震危險(xiǎn)性的增強(qiáng)遠(yuǎn)大于預(yù)期。中國的地質(zhì)學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)開始詳細(xì)繪制這些與北川斷層相連的斷層的地圖。尚存的危險(xiǎn)是另一個(gè)需要關(guān)注的問題。因?yàn)楸贝〝鄬訋缀跗茐牧苏鹬袞|北的所有地區(qū),一些科學(xué)家在考慮,這些破裂段是否會(huì)向

11、西南發(fā)育?附近的斷層也是潛在的危險(xiǎn)。一項(xiàng)研究暗示北川地震增加了其他地區(qū)的應(yīng)力,比如鮮水河斷裂帶和雅安附近以及成都東南的其他斷層。另一項(xiàng)研究甚至認(rèn)為,在今后十年中該地區(qū)有8%-12%的可能發(fā)生7級(jí)以上的地震,這一可能性甚至高于地震前的2008年。災(zāi)難如何襲來在這個(gè)受到威脅的地區(qū)最大的城市是成都,現(xiàn)在擁有1000萬人口。擁擠的交通和旺盛的需求使得在工作時(shí)間甚至很難打到車。那些來自北京或上海,更樂于享受悠閑生活的年輕專業(yè)人士騎著電動(dòng)自行車穿過擁擠的人流和車流。成都也聚集了四川省最頂尖的地震科學(xué)家,他們將5月12日的地震簡稱為“5·12”,就像美國人提到“9·11”一樣。在成都整潔

12、的辦公室里,他手邊放著一本中文版的物種的起源,對面的墻上貼著一張愛因斯坦的畫像,陳先生以這樣方式回憶起5月12日下午2:28的那一刻。辦公室開始劇烈地晃動(dòng),他在這個(gè)城市生活了四十多年,從來沒有感受過這樣的顫動(dòng)。人們迅速撤出了大樓并涌入街道。陳先生嘗試著給他的兒子打電話,但是電話已經(jīng)打不通了,他趕緊跑到附近的中學(xué)尋找他的孫女,隨后他又回到自己的辦公樓。當(dāng)?shù)卣饋硪u的時(shí)候,城區(qū)另一邊的杜芳(DuFang一直藏在四川省地震局她的辦公室的書桌下面。作為地震預(yù)報(bào)中心的副主任,杜說當(dāng)?shù)卣饋硪u的時(shí)候,她確實(shí)感到不知所措。雖然之前有些關(guān)于四川某地的蛤蟆涌上街道的報(bào)道,但是她更相信科學(xué)數(shù)據(jù),因?yàn)檠刂贝〝鄬硬贾玫?/p>

13、地震檢波器并沒有記錄到不斷增加的顫動(dòng)。中國政府一直在不遺余力地進(jìn)行抗震救災(zāi)工作。政府迅速派出救援隊(duì)伍趕赴災(zāi)區(qū)的快速反應(yīng)獲得了一致的贊揚(yáng),但是隨后就不得不面對那么多學(xué)校倒塌的質(zhì)疑。映秀鎮(zhèn)是最接近震中的地方,那里80%的人口都在這次地震中失去了生命。一些簡易房被搭建起來,用來安置漩口中學(xué)的55個(gè)幸存者,其中包括43個(gè)學(xué)生。政府正在非常迅速地進(jìn)行重建工作,很多新的房子正在興建或者已經(jīng)完工。龍門山沿線新修的房子要求至少能夠抵抗8度(烈度地震,而之前成都的建筑規(guī)則只要求抵抗7度地震。但是在很多地方,重建工作正在如火如荼地進(jìn)行,沒人能保證所有的建筑都能按照這個(gè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行。村民們推著手推車到山坡上,

14、利用碎石重建房屋。大堆的磚塊被收集起來用于重建,而這其實(shí)是最差的抗震建筑材料。成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所的地貌學(xué)家崔鵬說,有超過五分之一的人在地震中被山體滑坡和泥石流殺死。雖然難以統(tǒng)計(jì)出精確的數(shù)據(jù),但是山體滑坡和泥石流大概影響了51個(gè)縣13萬平方公里的區(qū)域;估計(jì)一共至少發(fā)生了5萬次的山體滑坡,極有可能超過 10萬次。其中有在王家堰的一次滑坡,一下子吞噬了1600條生命。而另一次在北川高級(jí)中學(xué),將400個(gè)學(xué)生埋葬在地下。其他的一些地區(qū),滑坡和泥石流雖然沒有直接傷害生命,但是它們卻阻塞河道,產(chǎn)生了二十多個(gè)堰塞湖,對下游居民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了巨大的威脅。崔鵬說,山體滑坡在雨季尤其危險(xiǎn)。地震造就了很多

15、的陡坡,它們很容易在雨后發(fā)生垮塌。比如,在去年9月的一場暴雨就帶來巨大的泥石流,再次席卷了已經(jīng)空無人煙的北川。如果繼續(xù)砍伐森林或者盲目開礦破壞山體的話,這個(gè)問題將越來越嚴(yán)重。崔鵬同時(shí)指出,如果靠著山坡重建房屋的話,再高的抗震標(biāo)準(zhǔn)也形同虛設(shè),因此選擇新建住房的位置非常重要。他的研究組正向政府建議一些好的重建地區(qū),以避免二次重建。海量的數(shù)據(jù)雖然到處都是令人沮喪的消息,但是科學(xué)家表示,這次地震所積累的數(shù)據(jù)將從根本上提高這一地區(qū)的地質(zhì)學(xué)水平。這些數(shù)據(jù)的存在正是因?yàn)樵谧罱鼛啄昀?中國政府已經(jīng)花了很多錢更新設(shè)備,力圖使中國的地球科學(xué)在世界舞臺(tái)上具有極強(qiáng)的競爭力。政府項(xiàng)目的一個(gè)亮點(diǎn)是建立一個(gè)擁有近300臺(tái)寬

16、頻帶地震儀的地震臺(tái)網(wǎng),這是由中國地震局的劉啟元和他的團(tuán)隊(duì)在四川西部部署的。如此密集的地震臺(tái)網(wǎng)可以與世界上任何大型地震臺(tái)網(wǎng)相媲美,它迄今已經(jīng)取得了超過7萬億字節(jié)的數(shù)據(jù),這樣的成果令西方科學(xué)家也羨慕不已。MIT的地球物理學(xué)家RobvanderHilst在這個(gè)區(qū)域部署了25個(gè)工作站,他稱中國的這個(gè)地震臺(tái)網(wǎng)是“獨(dú)門絕技”。從2006 年10月最早開始部署的這些太陽能地震工作站,平均間隔5-30公里,覆蓋了37萬平方公里的山區(qū),有專人每四個(gè)月去每個(gè)工作站收集數(shù)據(jù)。最初由科技部和四川省政府分別資助了6000萬和800多萬人民幣,劉現(xiàn)在每年用180萬元維持這一網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。去年5月,大地震毀壞了地震臺(tái)網(wǎng)的三個(gè)

17、工作站,其中有一個(gè)是被巨石壓扁了。但是它周圍的臺(tái)站卻記錄了大地震發(fā)生瞬間的信息,之前從來沒有一個(gè)地震被地震臺(tái)網(wǎng)如此及時(shí)和詳細(xì)地記錄下來?！斑@在世界上是一個(gè)非常難得的機(jī)會(huì),”劉說,“這次地震會(huì)在地震學(xué)的歷史上發(fā)揮重要作用。”初步的數(shù)據(jù)顯示,地表以下20公里處發(fā)生了顯著的地質(zhì)變化,那些相對脆性巖石讓位于更深更軟的巖石。劉說:“這將有助于解釋為什么地震及其所有余震發(fā)生在20公里的上地殼。”劉現(xiàn)在和MIT的Hilst以及法國JosephFourier大學(xué)的MichelCampillo合作,通過新的地震分析技術(shù)研究這些數(shù)據(jù)。他還與來自臺(tái)灣的科學(xué)家合作,將這次地震與臺(tái)灣1999年集集地震對比,看有什么類似

18、的地方。最早建立這個(gè)地震臺(tái)網(wǎng)的目的是為了監(jiān)視這個(gè)地區(qū)的最大威脅:安寧河和鮮水河斷裂帶。2008年的大地震之后,劉啟元把他的一些工作站轉(zhuǎn)向了北方和東方,以監(jiān)測北川斷層。這些工作站會(huì)在那里停留一年以獲取必要的數(shù)據(jù),然后大部分工作站將轉(zhuǎn)移到別的地方。同時(shí),其他的研究者想出別的方法研究龍門山的地質(zhì)歷史。在一個(gè)由國土資源部牽頭的項(xiàng)目中,一組人將沿著斷層打四個(gè)鉆孔以獲取4公里深的連續(xù)巖芯。該項(xiàng)目的總地質(zhì)師、中科院地質(zhì)與地球物理研究所的李海兵說,在虹口村的鉆孔已經(jīng)鉆到650米深,并且可能已經(jīng)穿過了斷層帶。研究人員還打算把地震設(shè)備放入這個(gè)鉆孔中進(jìn)行長期監(jiān)測。在已經(jīng)關(guān)閉的白鹿書院,古地震的挖掘越來越深。工人們從溝里挖出一擔(dān)一擔(dān)的礦渣,能夠證明過去大地的震動(dòng)。弧狀的煤渣層標(biāo)志著在1958-1970年之間的小型地震引發(fā)的火災(zāi)。