78萬平方公里科學實驗場 布下一張地震捕捉網

為了減少地震災害帶來的損失，人類一直在探索。一年前，我國在橫跨川滇等地78萬平方公里的土地上建設了一個巨大的地震科學實驗場，希望通過野外大規模的實時觀測，進一步了解地球內部結構、推算地震孕育規律。未來，在這個實驗場上，將科學合理布局觀測臺陣，推進國際合作，進一步提升我們的抗災防災能力。

地震預測，首先難在不清楚它的發生機制。為揭開地震的神秘面紗，2018年5月12日，我國啟動了一項雄心勃勃的計劃——建設地震科學實驗場。該實驗場橫跨川滇等地，78萬平方公里的區域，是我國認識地震的一次重要探索。

這個巨大的實驗場到底有什么用？一年來有了哪些進展？何時能幫我們攻克地震預測難題？

實驗場建在川甘交界到云南南部一帶

人類能夠上天入海，可對腳下大地的認識還遠遠不夠。由于難以直接觀測，人們研究地震大多是根據已有數據提出理論假設。

然而，地震孕育、發生和致災的過程十分復雜。過去數十年，科學家對地震做了很多有價值的研究，但缺乏足夠的野外觀測數據和實地驗證的支撐。衛星遙感、空間對地觀測等技術，以及通信技術、大數據的發展，讓野外大規模的實時觀測成為可能。

“了解地震，要把野外觀測和室內研究結合起來，這是地震科學發展面臨的新機遇。”應急管理部副部長、中國地震局局長鄭國光介紹。

觀測數據是研究地震的基礎。科學家大膽設想，若能在地震多發地區大規模布設儀器，實時“捕捉”每一次地震的發生軌跡以及其帶來的地殼變化，就能推算出地震孕育的規律。再通過多次地震進行實地檢驗，就可以用來做地震預測。

因此，我國在川甘交界到云南南部一帶布下了實驗場。中國地震局地震預測研究所所長吳忠良介紹，該區域位于歐亞板塊與印度板塊互相碰撞擠壓強烈變形地區，構造環境復雜，是開展地震科學實驗的理想場所。

據了解，地震科學實驗場位于我國南北地震帶南段，地震活動活躍，歷史上大小震不斷。由于地震活動較為頻繁，我國很早就在該區域開展監測工作，也積累了豐富的長期觀測數據。

專家介紹，建設地震科學實驗場，就像在川滇地區布下一張“網”。這張“網”的網格由地震臺站、井下觀測臺陣等構成，用來“捕捉”地下極其細微的變化。

這張“網”為何要如此大？吳忠良解釋，首先是因為地震的發生位置不確定。此外，地震波及的范圍從幾公里到幾百公里不等，為了完整、準確地監測到地震發生時的信息，實驗場尺度就一定要足夠大。

把風險研究和災害防治相結合

一些發達國家很早就布局了地震科學實驗場，我們的有何不同？

不同的地震類型，有不同的孕育、活動規律。吳忠良解釋，日本以及地中海地區國家，地震發生在板塊邊界上，屬于板緣地震；我國地震多發生在板塊內部，屬于板內地震。板內地震除與板塊運動有關，還要受局部地質環境的影響，其發震原因與規律比板緣地震更復雜。

我國的地震科學實驗場是目前國際上唯一針對大陸型強震進行系統研究的實驗場。

鄭國光介紹，該實驗場的特點還在于集科學研究、基礎觀測、成果應用和服務于一體，將地震風險研究和災害防治結合起來。

作為承載國家地震科技創新工程的平臺，地震科學實驗場包含“透明地殼”“解剖地震”“韌性城鄉”“智慧服務”4個目標。

“透明地殼”是開展對地下結構的探查，尤其是主要地震帶的深淺結構和斷層活動習性，為的是把地下搞清楚。地震被認為是瞬間照亮地球內部的明燈。由于地球內部物質的物理性質不同，其密度、磁性、電阻率以及地震波穿過時的傳播速度和衰減特性存在差異。通過觀測不同傳播路徑的地震波速變化，就可以獲得地球內部結構圖像，其原理與醫學中的CT成像類似。

“解剖地震”是對已發生的地震進行詳細解剖，對典型強震進行全面深入的綜合研究，建立科學樣本。專家認為，通過“解剖地震”，有望發展和提出適用于中國大陸強震發生的機制和模型，并為世界上其他大陸內部地震多發國家提供借鑒。

地震發生后，要把損失降至最低，就需要了解地面建筑結構特點，加強抗震能力設計。“韌性城鄉”是想通過對地震震源破裂、地震波傳播等情況進行模擬，為建筑物、工程等設計提出防災減災建議。

震情信息的盡快傳播對防震防災意義重大。“智慧服務”就是為了提升地震信息服務水平。我國將構建地震科學大數據中心，利用現代化信息技術，將地震信息快速傳遞給公眾。

談及四者之間的關系，吳忠良說：“不以‘韌性城鄉’和‘智慧服務’為目標，‘透明地殼’和‘解剖地震’就缺乏針對性；離開‘透明地殼’和‘解剖地震’，‘韌性城鄉’和‘智慧服務’又不經濟，所以必須統一全盤考慮。”

將匯聚國內外科研力量協同創新

地震科學實驗場建設一年以來，新增觀測站360個，在研究的項目近60個，積累了一批觀測數據，17個專家團隊開展科研工作。

“新增的觀測站能在很大程度上增強我國對地震的觀測力量，使地震監測在目前的基礎上向前再邁一步。不過，當前的體量與發達國家相比仍有很大差距。”吳忠良說。

與國際先進實驗場相比，我國地震科學實驗場的差距主要表現在3個方面：科學觀測的分辨度不夠；基礎探查的現代化程度不夠；科技成果轉化的力度不夠。

鄭國光介紹，未來3年，地震科學實驗場將建成多口數百米至1000米的地震井下觀測臺陣，探索開展數千米深井觀測實驗和穿透地震活動斷層的科學鉆探，以獲取更豐富的地下結構和介質觀測數據。

吳忠良透露，今年布點建設的地震井下觀測臺陣將集中在川滇菱形地塊的東邊界，未來還會擴展到其他地區。

地震研究涉及地質、計算機、力學、巖石等多個領域。鄭國光說，作為一個平臺，地震科學實驗場將凝聚國內外地震科研力量，協同開展地震科學研究。

開門建設實驗場、開放運行實驗場，截至目前，我國已和全球80個國家的地震科學家、13個國際組織建立了合作關系，與40多個國家簽訂了政府間的地震研究合作協議。

“未來，我國將利用實驗場引進國外相關專家，通過國際合作，在較短時間內，把實驗場打造成國際一流的地震科技合作平臺。” 中國地震局科學技術司司長胡春峰說。

建設地震科學實驗場，是否意味著我們離攻克地震預測的難題不遠了？“我們要有清醒的頭腦，‘攻克’一個科學難題不是一兩天的事，不能急功近利，但這件事必須要做。我相信，隨著我們對地震了解越來越深入，它的面紗終會被揭開。”吳忠良說。