編者按 中國科協學術會刊《科技導報》2008年第10期推出“汶川地震特刊”。在特刊中，中國地震局地球物理研究所名譽所長陳運泰院士、中國地震局科學技術委員會主任陳顒院士、中國科學院研究生院地球科學教授史保平等分別以論文、評論和訪談的形式，對汶川大地震發生
后公眾非常關心的一系列問題，如汶川大地震震級為什么調整、汶川及附近地區是否進入了地震活躍期、地震是否可以預報等，做了說明與解釋。征得《科技導報》的同意，我們濃縮、整理出如下13個問題，以使讀者能夠對汶川大地震有更為科學的了解。
陳 顒 陳運泰 史保平
1、汶川大地震釋放的能量有多大？
陳顒：中國地震臺網中心、美國地質調查局和日本氣象廳測定的這次汶川地震震級分別為：8.0,7.8,7.9。按我國確定的震級8.0計，汶川地震釋放的地震波能量約為1023.7爾格，相當于上千顆二戰時美國在廣島扔的原子彈的能量。
2、汶川大地震的物理過程如何？
陳顒：這次地震破裂從汶川附近開始，破裂帶沿北東方向延伸。地震滑動從西南向東北傳播，第100s時破裂的位置在北川附近，整個破裂持續時間為120s，地震造成的地下破裂長度約300~400km。震源破裂滑動量較大的區域有兩處，分別分布在（40~80km）和（100~140km）附近；大的滑動一般對應大的地震災害，這兩處正是目前得知的地震破壞最為嚴重的汶川和北川附近的地區。這次地震的震源深度在8~12km附近，地下震源處的最大滑動約小于9m。
汶川距北京1530km，地震面波傳播所需時間約500s。北京地震臺在地震發生約8min記錄到了汶川地震產生地震面波的到達。汶川地震發生在14時28分，而北京高層建筑居民感受到的震動的時間則是14時36分。
3、汶川大地震的發生是否表明這一區域進入了一個地震活躍期？
陳顒：在地震學史上，一次如此巨大地震原地重復的例子極為罕見。一般來說，一個地方發生一次超大地震之后，將有一段百年以上的地震平靜時段。
4、汶川大地震為什么從7.8級修訂為8.0級？
陳運泰：汶川地震發生后，美國地質調查局國家地震中心給出的結果是“矩震級”7.8級。不久，將其修訂為“矩震級”7.9級。我國地震臺網用的是“面波震級”，速報結果為“面波震級”7.8級。地震后翌日，我們所做的“地震矩張量反演”得出的測定結果是，汶川地震的“矩震級”至少為7.9級，有可能高達8.3級。5天后修訂為“面波震級”8.0級。
5、汶川大地震與唐山大地震相比哪一個更大？
陳運泰：與1976年7月28日唐山地震相比，汶川地震大得多。許多人都熟悉唐山地震最后確定的震級是7.8級，但那是“面波震級”。那么，唐山地震的“矩震級”是多少呢？唐山地震的“矩震級”是7.6級。所以，無論是“面波震級”，還是“矩震級”，汶川地震都要比唐山地震大得多。汶川地震的“矩震級”（7.9級）要比唐山地震的“矩震級”（7.6級）大0.3級，這表明汶川地震釋放的能量比唐山地震釋放的能量大約3倍！事實上，汶川地震的斷層長度大約為300km，也是唐山地震斷層長度（不足100km）的3倍多。汶川地震的震級大、斷層長，從一個側面說明了為什么這次地震造成了如此巨大的破壞。
6、地震震級如何測定？
陳運泰：地震的震級是根據在地面上測到的地面振動的強烈程度來測量。測定震級有幾個難點：第一，在地面上測到的地震引起的地面振動，不僅僅是由地震的大小決定的，它還與地震波傳播時所經過地方的性質大有關系。在不同的地層、沿不同的方位，地震波的速度都不一樣，介質對地震波吸收的程度也不一樣。所以，即使距離相同，在不同方位的地震儀記到的地震波動幅度，也會因傳播地震波的介質的不同而不同。確定震級的時候，要考慮到地震波“沿途”衰減的情況，將傳播路徑的影響扣除掉。
第二，地震波傳到了地震臺上，有些地震臺建立在很堅硬的基巖上，而有些地震臺別無選擇，只好建立在松軟的沉積層上。松軟的沉積層對地震波有放大的作用。同樣的地震波，傳到地震臺站下方的時候，到了松軟的地方就放大，到了堅硬的地方不放大，所以地震儀記錄下來的地面振動的幅度也不一樣。因此，確定震級的時候，還要考慮到臺站所處位置的土層和巖石條件。
第三，地震是地底下巖石突然的錯動，這個錯動是有方向性的。地震發生的時候，向東發出的地震波和向北發出的地震波，在幅度上本來就可能不一樣，即輻射有所謂的“方向性”。在進行震級測量的時候，理應事先考慮到這些因素。
第四，地震學家在測量地震震級的時候，常不得不用不同的標度或尺度測量，因為并不是所有地震都可以用同一把“尺子”來量的，在某個震中距范圍的地震，只能用某個震級標度來量，而在另一個震中距范圍的地震，則只能用另一個震級標度來量。當然，用不同的“尺子”量同一個地震，結果理當相同。但由于存在所謂的“震級飽和”問題，也就是說即使地震再大，測出的震級到了最大時，并不會因地震大而增大，因此測出的結果常常也是不相同的。1999年9月21日我國臺灣集集大地震也有類似的問題。地震剛發生的時候，臺灣當地的地震臺網測定的震級才7.3級，但是這個地震最后確認的是“矩震級”7.6級。即使是同一個臺網，若采用不同的尺度，得出來的結果也不盡相同。
7、地震為什么難以預報？
陳運泰：地震預測的困難主要有如下3點：地球內部的“不可入性”；大地震的“非頻發性”；地震物理過程的復雜性。地球內部的“不可入性”是古希臘人的一種說法。我們在這里指的是人類目前還不能深入到處在高溫高壓狀態的地球內部設置臺站、安裝觀測儀器對震源直接進行觀測。大地震是一種稀少的“非頻發”事件，大地震的復發時間比人的壽命、比有現代儀器觀測以來的時間長得多，限制了作為一門觀測科學的地震學在對現象的觀測和對經驗規律的認知上的進展。地震是發生于極為復雜的地質環境中的一種自然現象,地震過程是高度非線性的、極為復雜的物理過程。應該讓大家知道，科學家在研討地震能不能預測問題，有深刻的科學的內涵，不是簡單地歸之為“說地震不能預測，就是在宣傳不可知論”等等就完事了。
8、國內外有的科學家認為地震不可預測，這種看法是否正確？
陳運泰：他們說的是地震短臨預測這個難題從科學上來說現在還沒解決，這一點大體符合實情，但太絕對化了。許多專家都認為，地震是一種“自組織臨界現象”；因為在物理學中自組織臨界現象具有內稟的不可預測性，所以他們便認為地震是不可預測的；進一步，他們認為，既然地震預測很困難，甚至是不可預測的，那么就應當放棄它，不再去研究它，就應當轉而只研究一些基礎的科學問題、工程抗震問題。可是，地震是不是一種自組織臨界現象，這不是一個靠“民主表決”、“少數服從多數”可以解決的問題！多數人認為地震是一種自組織臨界現象，并不能說明地震就是一種自組織臨界現象！此外，他們從地震是一種“自組織臨界現象”的這一在科學上并未確立的觀點出發，主張放棄它，不再去研究它，主張轉向只研究一些基礎的科學問題、工程抗震問題的看法也是欠妥的，嚴重脫離了社會的需求，我很難茍同。
地震預測的確是很困難的，正是因為困難，才需要有地震學家去攻堅。如果很容易，還用得著養著這些人嗎？因此，地震工作者要迎接挑戰，知難而進。
9、西方對中國海城地震的預報成功有什么看法？
史保平：西方的地震教科書都提到了這次地震預報，但僅僅把它看做是一次經驗，而不是一個理論。因為后來的渤海地震、唐山地震，還是沒有預測到。之后也沒有臨震預報的成功記錄了。所以說，海城地震的預報成功只是概率很小的一次偶然事件，臨震預報還是很難的。
10、動物異常現象可用于預測地震嗎？
史保平：地質現象非常復雜，各種地質現象都可能造成動物的異常或者其他異常現象的發生，所以動物異常不能被簡單地當做地震的前兆，而且也不是每次地震都有明顯的前兆現象。可以肯定地說，還沒有科學證據支持動物可預測地震。
11、中國的地震臺網目前站點的密度如何？
史保平：還不夠。美國GPS臺站、地震臺站密度非常大，特別是對幾個主要地震活動區所設立的臺站就更多了。EARTHSCOPE計劃預計在全美增加的地震臺站達8000個左右。美國國家基金會及美國內政部下屬的美國地質調查局（USGS）都在抓緊新的臺站建設。美國中部和東部許多著名大學與美國宇航局（NASA）、美國地質調查局（USGS）合作實施一項新的地空觀測計劃，預計對未來20~50年之內的地震做出準確的預報。這也是一項雄心勃勃的計劃。從以前的模擬技術到現代的數字技術，從沒有強震臺網到密集的強震臺網，融合創新技術的各種監測儀器，加上先進的網絡通訊，使得他們的監測力量很強。
這次第一個報出四川汶川地震的震級和震中的國家是美國，比我們大概早了十幾二十分鐘。而且當時他們是在深夜的凌晨，而我們是在白天。虛心學習發達國家先進的科學和技術，引入科學的管理體系，是我們邁向強國的第一步。
12、美國應對地震的策略是什么？
史保平：美國應對地震的基本思路是“防”。比如，已經知道某個區域是一個地震活動區或者地震帶，那么，通過我們對幾千年里地震情況的研究和積累的知識可以知道，這里未來肯定會有地震發生。那么，美國就會投入很大的力量來對這個區域進行實時監測。此外，美國人還在研究一種預警系統，它能在地震發生的幾十秒鐘之內把重大的設施和設備關閉。
13、如何預防地震引起的災害？
史保平：在地震帶上，所有建筑物應該嚴格按照標準設計、施工。在一些大的斷裂帶，不適合人居住的話就不要居住了。不適合蓋水電站、核電廠等各種重大設施的地方，也一定要避開這方面的建設。
美國有這方面的例子。20世紀70年代，美國北加州要建核電廠，地質學家突然發現那個地方有條活動斷層，歷史上曾經發生過地震，不過發現的時候已經投了幾億美金進去，但是當時還是立即叫停了這個工程。這是必須停的，因為如果地震發生，核電廠一旦發生核泄漏，整個生態環境將不堪設想。其他的核設施、大型的水壩、橋梁都是如此。
2002年，美國阿拉斯加發生了規模相當的大地震。當時，英國石油公司從阿拉斯加北面修建的一條輸油管道，卻沒有受到任何影響。因為管道必須穿過斷層，當時修建時就知道這條斷層今后會發生地震，于是設計的時候就把管道設計成了S型，避開了斷層。地震發生之后，管道安然無恙，輸油管沒有受到任何破壞。
另外一個例子是地震預警系統。1983年，美國Idaho州發生7.3級地震。早期地質地球物理的研究表明，該地區的斷層是活動的，未來有地震的潛在危險。因此，建立在該州的原子能實驗室安裝了地震預警系統，地震來臨時實驗室的所有設備得以及時關閉，避免了災難的發生。在測震學中，地震波由體波和面波組成；體波包括了P波和S波，對建筑物造成破壞的是S波，而P波的傳播速度比S波快。因此，當測震儀器接收到P波時，通過觸發有關的控制系統，就關閉了所有的實驗裝置。這是比較成功的例子。
印度有過失敗的例子。印度某個地方有斷層，曾經發生過地震，但當地政府偏要在那里建水壩。20世紀90年代的時候，Brune博士知道這件事后，立即就給當地政府提出強烈的反對意見，認為這個地方肯定會有地震發生，不能建水壩。結果當地政府沒有采納他的意見，上世紀末的時候，那里果然發生了大地震，水壩受到了嚴重的損壞。
發達國家在防止地震災害時，體現的是以人為本，房屋建筑一定要按照標準施工。我國也有地震危險性區劃圖，哪個地方地表運動量大也都標示出來了。這些地方的建筑和工程應該特別注意，必須嚴格按照規范施工。在地震高危地區，未來的建筑設計和施工都應按照抗震規范來做。
