主题：【原创】纪念唐山地震三十周年（0）－－引子 -- 奔波儿

俺不知道该按科普文章来写，还是科普为辅，叙事为主来写。写惯了论文的那种八股笔法，按别的法子走，怪别扭的。

读高中的时候，有一铁哥们儿，家是地质队的。他的父亲是一位印尼归国的华侨，大学时期，是校游泳队长，手下有一女队员，一北京姑娘，虽然是不同系不同专业，但游泳池里天长日久，自然暗结情缘。转眼大学四年过去了，和当年的大多数父辈一样，我这伯伯志愿去祖国最需要的地方，来到了秦岭脚下的这个地质队，常年累月在深山老林中踏勘。一年以后，北京姑娘也毕了业，留京工作，但她却放弃一切，跑到秦岭深山中地质队的营地里，与伯伯共结连理，并留在了地质队。现在，老俩口儿都已头发花白，退休在家，但还保留着年青时期的爱好，每周都会一起去泳池里游上几个来回。

那时，我这哥们儿的父母就是俺的偶像，俺数理化都还不错，又特别喜欢地理，就向我伯伯伯母请教，将来应该学什么－－“那还用说，地球物理啊”，好，咱就奔着这个上了，自此后，这就成了自己一生为之钻研的东西。

地球物理，就是用物理方法研究地球以及其它星星的学问，而其中最大的一块就是地震学。翻开任何一本《地震学》教材，开篇都会宣讲一番我家祖上的一位牛人，就是东汉年间发明“候风地动仪”的那位张衡。不过令人扼腕叹息的是，自此后，就再没有中国人的名字。

“候风地动仪”到底是什么样子的？没有人见过实物，哪怕是草图，后人所造的所谓的“候风地动仪”所参照的依据不过是《后汉书·张衡传》那一百多个字儿。具体是什么机械原理呢？不清楚，写《后汉书》的范晔毕竟是一个文人，他的笔下是不可能出来一篇机械学或者地震学的学术论文的，可叹张衡自己也没有留下相关的文献资料。

但有一点可以肯定，该仪器应该是基于地震波传播的基本特征的。地震学的基本理论是“波动方程”，这是一个完美的泊松方程。地震发生以后，会形成三种波，即压缩波（纵波）、剪切波（横波）和面波，这三种波都是矢量波，因此可以根据其速度值、方向性和到达时间判定震中的位置和震源深度，以及计算出发震时刻；利用地震记录上的最大振幅，套用统计公式，就可以计算出相应的震级；如果再利用地震波形资料，就可以利用波动方程计算出该地震的震源机制，即该地震的物理模型。

记得曾有这样一种说法，说中国古代只出“能工巧匠”，却没有一个真正的“科学家”，唉，不好说对也不好说不对。

大家都听说过“沧海桑田”这个成语，它反映了我们脚底下的大地是处在不断的升降（垂直运动）和漂移（水平运动）中的，而这种变形会产生应力能，当能量积累到一定程度的时候，就会在地壳的薄弱地段释放出来，这就是地震。

一般说来，地球是由地壳、地幔和地核组成的。地壳以及上地幔顶部的部分又组成了一个刚性的层，称为“岩石圈”，地震都是发生在这一圈层的。其下是软流圈，物质为粘塑性，是不会发生地震的（唉，写着写着，又写成了八股文体）。

全球的岩石圈是由太平洋板块等七大板块和六个小板块拼合而成的，第一个提出“板块理论”的大牛并不是一位地震学家或者地质学家，而是一位气象学（也可算地球物理学的一个分支）家－－魏格纳（Wegener）。有一次该大牛生病住院，每天没事儿，就只能盯着墙上的世界地图出神，看着看着，灵光乍现，这南美洲和非洲怎么正好可以拼在一起啊，再看别的，也能拼，出院以后，他就提出了在地学史上划时代的“板块理论”。魏格纳爱好冒险，为人重义轻财，在1930年冬天一次率队在北极探险，手下一名队员走丢，他亲自前去找寻，当找到该名队员以后，因其劳累过度，引发心脏病，于11月1日正好是他50岁生日那天，在科考营地与世长辞。俺导师经常拿他作为榜样，教育俺们诸弟子。

说了半天“板块”，该回到“地震”上来了。板块交界的地方，容易发生碰撞，因此是应力能量最容易聚集和释放的地方，当然也就最容易发生地震。全球的地震，95%以上都发生在两个地震带上，即环绕太平洋板块的“环太平洋地震带”，以及夹在欧亚板块和非洲板块及印度洋板块间的“喜马拉雅－－地中海地震带”。

中国地震发生最多的地方主要是在三个省，云南、新疆和台湾。印度洋板块和欧亚板块一直在那儿顶牛，牛犄角的位置就是云南和新疆哈什，所以那儿一天到晚地震不断；而台湾呢，则是菲律宾板块的一个小犄角和欧亚板块顶牛的位置。

按说，中国内陆大部分地区，尤其是东部地区都处于板块内部，可怎么还会有唐山地震这种大地震呢？这是因为一个大的板块本身也不是铁板一块，地球诞生至今也折腾了46亿年，再结实的东东也会有裂纹。石板或者钢板断裂都是在其最脆弱的裂缝部位，板块也一样，而这种裂缝在地质学上称其为“断层”。很不幸，唐山地区正好位于华北地区较大的两个深大断裂－－宝坻－昌黎断裂和沧东断裂的十字路口，这儿的地震因此非常多。

未来唐山地区还会不会发生大的地震呢？震级越大，说明地震释放的能量越大，而要想积聚如此高的能量，在板块内部地区是需要很长一段时期的；另外，大的地震发生以后，该地区的地壳结构非常破碎，反而不容易聚集很高的应力能，因为一系列破碎地段都会发生一系列小的地震，从而不断释放能量。如此一来，唐山地区再发生大地震的几率非常小。

才知道地球物理是什么意思。

波儿奔不出来互搏一下？

恭喜：意外获得【西西河通宝】一枚

谢谢：作者意外获得【西西河通宝】一枚

鲜花已经成功送出

好文

　　记得进P大读研的时候，头一年是基础课，整天都忙着在若干教学楼和食堂、图书馆以及46楼（某人笔下著名的47楼之隔壁）之间窜来窜去。那时候，海龟们还没有上岸，而俺们又正好碰上了文革贻害造成的断层，也就是老的退休了，年轻的还没有上来。头一年，大家都没有确定论文方向，平常功课之外，就是狂读中外文献和论文，每过上两、三周，开个小型学术会议，探讨一下自己的读书心得。

　　俺本科做毕业论文的时候，偷懒，攻的是最简单的重力学方向，所以对地震学不是很上心。来P大读书，胡乱翻书，走的也是简单路线，读的大都是绕开波动方程的所谓“地震预测”方面的文章。导师见状，提醒我说“那就是玩数字游戏，万不可耗费太多时间”，俺当时年轻，听之大不以为然，毕竟这么多国内期刊发表的论文都是相关文章，更何况“地震是可以预测的”是俺们敬爱的周总理说的。

　　这一读，就是差不多一年，记录了若干读书卡片，忽然有一种大彻大悟的感觉。地震的物理机制至今尚无定论，虽然有一个矩张量模型可以模拟地震发生时那一刻的过程，并得到相应的理论地震波形。可地震的孕育过程，至今为止还是一个迷，因为这涉及的过程实在是太复杂了，而这一过程正是地震预测的症结所在。

　　天上的云的运动，大家肉眼就能观测到，一片乌云漂过来，大家都敢预测一把说“一会儿就得下雨”；再加上满天的气象卫星，把什么温度、气压、湿度等资料不断实时传来，再根据很多基于流体力学等现成公式，就能准确地测算出天气的变化。可地底下到底是什么样子的？咱们总不可能把大地都给刨开吧？就算您能刨？这地壳下面可就是岩浆，您就不怕烧着您？

　　相对于头顶的天空，我们对自己脚下的大地是无法直接观测的，绝大部分知识都是间接来源于地震波，少部分直接观测是钻探结果，但相对于地壳34公里的平均深度来说，决大多数钻井（主要是石油钻井）顶多也就三、四公里，最深的钻井是前苏联在贝加尔湖的科拉半岛打的，也只12262米（中国也在江苏东海打了一口5158米的探井）。仅仅凭这点有限的资料，要想了解地球特别是地壳的结构，那是根本不可能的。

　　既然不能从物理机制上对地震进行模拟和预测，那就把地震的发生当作一个时间序列来处理吧。这是另外一个思路，著名地震学家Beno Gutenberg和Charles Francis Richter提出了Gutenberg－Richter公式，即地震发生的频率（N)与震级（M）的关系为N=log(a-b×M)，其中，a和b均为大于0的常数。这一公式说明，震级越大，地震发生的频率就越小。

　　玩过数字的都明白，总是能找到各种各样的统计公式的，但这样的统计结果的指导意义往往有限。记得当年上统计课，开篇那数学老师就讲“There are three kinds of lies: lie, damn lie, and statistics.”。

　　当然，有人会说“时间序列总能找到个周期什么的吧？”。但地震孕育过程是一个强烈的非线性过程，根本没有固定的周期，更何况大的地震的所谓周期都是几百上千年的，而人类真正科学观测地震的历史不过一百余年。要想对一个时间序列信号进行周期预测，至少要观测两个周期以上，才能做出判断。

　　另外，如果要想预测地震，有三个要素必须明确，即：地点，时间和震级。如果你不知道地点，光说“明天要发生地震”，可到底是哪儿呢？是北京市还是爪哇岛？没有意义；同样，你光说“北京要发生地震”，可是什么时间呢？你说“明年”，可总不能让老百姓一年时间都提心吊胆过日子吧？还有震级，一般小地震（比如说矿山或者采石场爆破）震级非常小，对人们生活根本没什么影响，你总不能一天到晚发布这些所谓的地震信息吧？

　　有人会说“那海城地震怎么预测出了？”。是啊，这好比打靶，再臭的枪手，超着靶子打它100枪，也能蒙上1枪，可不能每次他一开枪，俺们就说“打中了，打中了”吧？那还让人活不活了？

　　“九一一”发生以后，曾有不少参议院抱怨说中情局早就有人报料可能会有恐怖袭击，可是什么“时间”，什么“地点”，什么“程度”，不清楚，而且这样的报料天天有，日日有，作为政府，它不可能也不能够天天发布恐怖袭击警报，估计那样美国经济早就崩溃了。

　　地震发生前是否会有前兆呢？比如说半夜鸡飞狗跳？地下水位上升？

　　在地震孕育的物理机制没有弄清之前，说什么“前兆”是非常不科学的。比如说你家隔壁老王家半夜鸡飞狗跳，那搞不好就是来了偷鸡贼。地下水位的变化，更是没谱，下上几天雨，水位自然上升，大旱数日，水位也会下降。至今为止，尚没有一种所谓的“地震前兆”是准确或10%以上对应出每一次地震的。从信号分析的角度说，就是背景噪声实在太大，远远强过信号本身，而这信号本身的规律又没有摸清，因此根本无法预测信号。

　　“地震预测”至少在目前来说，是根本不可能的。但随着人类观测手段的进步和地震资料的丰富和积累，也许将来能在一定程度上做出预测。

　　插个题外话，俺说“某某地明天不会发生地震”，呵呵，这也算是“地震预测”吗？有句话说“世上所有的争论都来自于定义的差别”。

P大西南角修了一水儿新楼

报道说唐山和邢台地震之前都有过预报，这两次预报是依据什么呢？

呵呵，否则，找不到靶子，咱无法说明。