方舟子的Blog

《自然》杂志7月10日论文是地震预报的重要进展吗？——兼谈利用地应力预报地震

作者：Amsel

据BBC网站7月9日报导，《自然》杂志说，科学家们对地震预报取得了重要进展，“一个美国研究小组在圣安德烈斯断层的两次小震的数小时之前检测到了岩石中应力引起的变化”；这个小组说，“距离实现例行的地震预报，我们还有很长的路；但是最近的发现却带来了希望：这样的服务，或许会在某一天成为可能。” (注1)

这个新成果真的会这么神奇吗？地震学界的普遍认识是，即使地震预报真的可行，在可预期的将来也难以实现。而BBC上次吹捧过NASA的地震预报卫星，可信度不那么高。顺藤摸瓜查了一下《自然》杂志网站，原来这篇文章将发表在7月10日。五位作者来自Rice大学、卡耐基研究所和伯克利劳伦斯实验室，均不是美国地质调查局(USGS)工作人员。通读之后发现，就地震预测预报而言，这篇文章压根儿算不上什么重要进展，无非是用了个新方法来测地应力；而地应力本来世界上许多国家的地震台站都在监测。并且利用地应力来预报地震，几十年来取得的进展也极其有限。

《自然》杂志这篇文章的题目叫做“从帕克菲尔德SAFOD钻井地点的模拟活动震源所观测到的震前速度变化”(Preseismic velocity changes observed from active source monitoring at the Parkfield SAFOD drill site)(注2) 。“帕克菲尔德”这个地方在地震预报研究中很出名，原本发现那里每22年发生一次地震，但是90年代摆好装置准备验证这个周期的时候却扑了个空。方舟子在 “地震预测的梦想与现实”中提到过那次著名的落空了的地震预测(注3)。此外，这个地区2004年发生地震的时候，测量地电的仪器在震前没有测到丝毫的异常，让地震学家们对地震预报更加失望。SAFOD的全称是“圣安德烈斯断层深部观测(San Andreas Fault Observatory at Depth”，由“国际大陆钻探计划”(ICDP)组织，在帕克菲尔德有一口2200米深的科学钻井。自然杂志文章作者的研究小组，就是利用这口井进行的实验。

他们的实验是在2005年11月到2006年1月进行的。两年前的数据现在能够发在Nature上，不知是不是沾了这次四川地震的光儿。他们当时在井深1000米的地方放了一个仪器，能够模拟地震波，然后在地面记录地震波的传播速度。同时他们记录了地下应力的变化，这样就得到了应力和地震波速度的关系，证明有可能通过地震波速度的变化来求得地震波的变化。而且，观测过程中遇到两次异常的速度变化，他们认为其中一次可以对应到10小时之后的3级地震，另一次可以对应到2.5小时之后的1级地震。

那么，这样的对应关系是不是意味着地震预报取得重要进展了？显然不是。翻一下国内地震方面的杂志，前兆研究的文章多如牛毛，每篇文章都可以给出这样的例子，说明震前测到的某项指标对应的是事后的某次地震。地震之后找出的对应关系，在下一次地震来临的时候，基本经不起检验。《自然》杂志这篇文章也是如此：从文中图1可以看到，在他们试验的时间段，圣安德烈斯断层在那口井附近发生几十次地震，为什么只有这两次能够反映在他们测到的数据上？作者也诚实地承认，1级地震有反应，但是近处的一次2.6级地震却没有观测到。

至于由地震波速度来得到地应力大小，这是一种间接换算的方法；而地应力的直接测量方法已经相当成熟，中美日等国都有大量的地应力监测站点（注4），看不出这种方法对现在的应力测量有多大实用意义。因此，《自然》杂志这篇文章，是一篇很常规的学术文章，无论从前兆测量方法还是对应关系上看，都算不上地震预报的“重要进展”。

顺便说一下地应力测量在地震预报中的作用。地层应力和应变是地震最直接的原因，所以观测研究地应力，是地震预报的最直接的方法。但是把应力变化准确对应到地震预报的时间、地点和震级，取得的进展十分有限。例如，根据蒋靖祥2004年提供的新疆地区观测的例子(注5)，地应力异常后，能对应的发震时间从11天到10个月不等，震中可以远到七百公里开外（乌鲁木齐的台站能够“反映”若羌的前兆），震级更无规律，说明地应力的测量远远没有达到预报地震的要求。

虽然用地应力来预报地震在原理上很直接，但是在中国自从60年代后期开始应用后，很大程度上仍然沦为一种“地震预测术”。原因是，从提出人李四光开始，对地下的科学问题信马由缰，粗线条的胡乱联系和经验为主，忽视机理研究（构造地质学专业的都听说过“大构造胡说八道、小构造小打小闹”这句俏皮话）。例如，李四光1968年提到，广东新丰江地应力测量值的下降，可以是日本地震的前兆（注6）。另一个例子则是近年出彩的1997年伽师地震预报。当时地震局奖励数人，除了前年在凤凰卫视上参加伪科学论战的任振球，还包括一直在搞地应力分析的黄相宁(天灾预测专业委员会 “国宝”之一)。四川地震后，任振球曾经抱怨当初奖金分配不公。其实关于这次地震预报，黄相宁的功力一点不比任振球差，任振球是拿“三星一线”法报出来的，而黄相宁靠的是北京市北苑的压磁应力结果。李四光在天有灵，都不会明白自己身后这位鼓吹者，是如何青出于蓝而胜于蓝，能够翻过无数断裂、多个大小地块、整个“新华夏构造体系”，横贯五千公里，从华北一角的应力变化，硬是能够端详出葱岭脚下的六级震群。所谓“上天容易入地难”，任振球还是应该心悦诚服。我们只怪地震局奖励得太少了，而且地震局只顾奖励，却没有把这种惊天理论昭告于世并发扬光大，实在有买椟还珠之嫌。

注：

(1) “岩石中见到的震前变化”(Pre-quake changes seen in rocks)，http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/7497672.stm
(2) Nature 2008年第454卷204页
(3) 方舟子，“地震预测的梦想与现实”，《中国青年报》2008年5月28日
(4) 谢富仁等，我国地应力观测与地震预报，《国际地震动态》2005年第15卷第5期
(5) 蒋靖祥等，新疆分量式钻孔应变阶变异常的统计特征及其在地震预测中的应用研究，《岩石力学与工程学报》，2004年23卷23期
(6) 黄相宁，我所经历的地应力分析预测地震之发展，《地壳构造与地壳应力》 2006年2期

(XYS20080710)