地震是人類的災(zāi)難。但同時(shí)，地震又是一盞明燈，照亮了地球內(nèi)部，為我們了解地球，提供了迄今最為重要的一條途徑——— 　　　

　　汶川大地震的發(fā)生讓我們思考很多問題：為什么地震預(yù)報(bào)這么難？對(duì)于人類自身居住的這個(gè)星球，我們究竟了解了多少？現(xiàn)有的知識(shí)和科技手段，能在哪些方面指導(dǎo)我們的生產(chǎn)和生活？帶著問題，記者分別采訪了中科院地質(zhì)與地球物理研究所的滕吉文院士和中科院研究生院地球科學(xué)學(xué)院的魏東平教授。

　　滕吉文說，隨著當(dāng)代社會(huì)需求和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，地球物理學(xué)已處在一個(gè)新的起點(diǎn)上，面臨著比以往任何時(shí)候都更富于挑戰(zhàn)性的局面，同時(shí)也展現(xiàn)出前所未有的發(fā)現(xiàn)和突破的機(jī)會(huì)。早在遠(yuǎn)古時(shí)期，人類就試圖探索地球形成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的奧秘。如今，更有必要去探索地球內(nèi)部物質(zhì)與能量交換和其深層物理—力學(xué)過程和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，用來為人類服務(wù)。

　　上天不易入地更難，難在方法和手段

　　地震預(yù)測(cè)是一個(gè)全球性的科學(xué)難題。其難有三，地殼深部的不可入性是三難之一。

　　“上天不易入地更難”，人類已經(jīng)觀測(cè)到萬億光年遠(yuǎn)的宇宙深處，在航空航天研究方面也取得顯著成就，但與之對(duì)應(yīng)的“入地”卻相對(duì)滯后。“入地”研究難就難在方法和手段。

　　滕吉文介紹說，深井鉆探是直接檢取深部介質(zhì)結(jié)構(gòu)和災(zāi)害背景的唯一手段，但在開鉆前又必須進(jìn)行詳細(xì)的深部地球物理探測(cè)。自20世紀(jì)70年代以來，世界上約有14個(gè)國家提出了大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃。由于堅(jiān)硬的地殼巖石阻隔，目前世界上最深的鉆井位于北極附近的科拉半島，已鉆到12.26公里。我國在東海地區(qū)打過一個(gè)5公里左右的井，在塔里木盆地為了鉆探石油打過一個(gè)8.04公里的井。而一般情況下的淺源地震，震源深度基本都大于10公里。

　　地震的孕育、發(fā)生和發(fā)展是由于震源深處介質(zhì)受力作用下的破裂反應(yīng)，一開始是很小的破裂，叫做“微破裂”，待應(yīng)力不斷積累，破裂不斷發(fā)展，在深部形成一條“破裂鏈”時(shí)，能量就會(huì)向周邊輻射，沖擊地表形成地震。

　　由于人類無法預(yù)先知道震源的準(zhǔn)確位置，即使使用目前已經(jīng)掌握的鉆孔技術(shù)，在那些事先判斷最有可能發(fā)生地震的地區(qū)，或者地震活動(dòng)帶上，鉆一口10公里左右深度的鉆井，在井中放上高靈敏度、抗干擾的儀器探頭來進(jìn)行觀察，如果這個(gè)井不在震源附近，震源處發(fā)生的“微破裂”跡象，也很難被直接捕捉到。

　　滕吉文說，目前，我們了解地球深部主要借助地震波、電磁波場(chǎng)、重力場(chǎng)和地磁場(chǎng)，但各種觀測(cè)都是間接的。迄今為止，人類對(duì)地球內(nèi)部有較精確認(rèn)識(shí)的，僅限于地面以下30—40公里處的地表，而地球半徑達(dá)6370公里。所以為了深化認(rèn)識(shí)地球本體及其深部動(dòng)力過程，我們還有很長的路要走。

　　以地震研究為例，包括人工源地震和天然源地震，主要是幫助我們了解地球內(nèi)部的速度結(jié)構(gòu)性質(zhì)。人工源地震一般不深，在100公里之內(nèi)，但精度較高，天然地震可以到達(dá)地核的深度，但精度不高。利用地面相對(duì)重力值，通過模型反演，就可以求得地球內(nèi)部的密度結(jié)構(gòu)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等。現(xiàn)在國際上利用重力梯度儀，可以在空中進(jìn)行觀測(cè)，我國當(dāng)前還沒有這樣的儀器，但已在研究。

　　觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的數(shù)量、記錄的技術(shù)水平以及動(dòng)態(tài)范圍，標(biāo)志著一個(gè)國家地球物理學(xué)發(fā)展水平。目前，全球數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)布局已初步完善與實(shí)施。定位系統(tǒng)(GPS)、人衛(wèi)激光測(cè)量(SLR)、甚長基線干涉儀測(cè)量(VLBI)、精密重力測(cè)量和干涉合成孔徑雷達(dá)(INSAR)觀測(cè)網(wǎng)已初見成效。近20年來，宇航觀測(cè)、大氣層中的航空測(cè)量、地表觀測(cè)以及深入地下數(shù)十公里的觀測(cè)系統(tǒng)，采集了大量的高精度信息。

　　地球物理學(xué)是認(rèn)識(shí)地球的重要途徑

　　地震，特別是巨大地震，對(duì)人類是一場(chǎng)災(zāi)難，會(huì)使無數(shù)家庭家破人亡。但同時(shí)，“地震又是一盞明燈，照亮了地球內(nèi)部，為我們了解地球，提供了迄今最為重要的一條途徑。”魏東平引用了俄羅斯已故地震學(xué)家伽里金關(guān)于地震的一段說法。

　　據(jù)魏東平介紹，地球物理學(xué)是地球科學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)分支，主要包括空間物理學(xué)與固體地球物理學(xué)兩方面內(nèi)容。其中固體地球物理學(xué)的研究包括地震學(xué)、地磁學(xué)、地電學(xué)、地?zé)釋W(xué)等多個(gè)分支。從寬泛意義上講，地震學(xué)、地磁學(xué)和重力學(xué)就像是支撐固體地球物理學(xué)的三腳架，是我們認(rèn)識(shí)地球本體、地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力過程等極為重要的途徑。

　　地震學(xué)主要研究震源機(jī)理和地球內(nèi)部介質(zhì)的分布與運(yùn)動(dòng)規(guī)律。自1906年舊金山大地震之后，地震學(xué)家關(guān)于地震震源的認(rèn)識(shí)一直在不斷深化，從最初的“彈性回跳學(xué)說”，發(fā)展到現(xiàn)在的二維及三維斷層模式等；而關(guān)于地球內(nèi)部介質(zhì)及其動(dòng)力過程，包括地球內(nèi)部介質(zhì)的分層、衰減、不均勻性、各向異性等方面的研究，通過對(duì)于地震波相關(guān)震相的研究，科學(xué)家們的認(rèn)識(shí)也同步深化。同時(shí)，利用地震學(xué)的方法，科學(xué)家們可以尋找埋藏于地球淺層的資源與礦藏，在城市尋找地下管線，對(duì)重要建筑工程等進(jìn)行安全評(píng)估等。此外，地震學(xué)還是各國進(jìn)行核爆監(jiān)測(cè)的最重要手段。

　　地磁學(xué)主要研究地磁場(chǎng)的時(shí)空分布及變化規(guī)律、地磁場(chǎng)起源等。地磁場(chǎng)的主要部分來自于地球內(nèi)部，構(gòu)成了地球磁場(chǎng)的基本部分。地球表面的某些區(qū)域存在比較對(duì)稱的地磁條帶現(xiàn)象，是海底擴(kuò)張與板塊構(gòu)造學(xué)說的重要依據(jù)。地球磁場(chǎng)的起源問題需要科學(xué)家們?cè)谡麄�(gè)21世紀(jì)予以特別關(guān)注。

　　重力學(xué)在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域和軍事研究方面都非常重要。地球內(nèi)部不同深度的結(jié)構(gòu)分布，會(huì)在重力波長上反應(yīng)出來，金屬礦藏、地下水、石油等物質(zhì)分布會(huì)造成地表淺層的重力異常。因此，重力勘探也是我們尋找各種資源與礦藏的重要手段。在軍事方面，例如巡航導(dǎo)彈制導(dǎo)中的高精定位技術(shù)，必須利用到地球表面重力場(chǎng)的精細(xì)空間分布信息等等。

　　“我現(xiàn)在所在的學(xué)院叫做地球科學(xué)學(xué)院，涉及的相關(guān)一級(jí)學(xué)科，除了地球物理，還有地質(zhì)學(xué)、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)、地質(zhì)資源與地質(zhì)工程、測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)及土木工程六個(gè)方面，而我們學(xué)校的資源與環(huán)境學(xué)院，涉及的一級(jí)學(xué)科包括地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)與工程等等。所有這些不同的學(xué)科組合，構(gòu)成了我們一般意義上所稱的地球科學(xué)�！蔽簴|平說。

　　認(rèn)識(shí)取決于目的

　　人們對(duì)地球的探索與認(rèn)識(shí)地球的目的密切相關(guān)。滕吉文介紹，在20世紀(jì)的百年里，地球科學(xué)研究的最主要目的是向地球索取各種自然資源。20世紀(jì)中葉前后，一系列地球物理勘探方法相繼問世，特別是電法勘探、地震勘探、重力勘探、磁法勘探、地?zé)峥碧胶头派湫钥碧降龋瑸槿祟愓业搅舜罅康慕饘�、非金屬礦產(chǎn)和石油、天然氣、煤、煤成氣及地?zé)岬饶茉�。資源與能源的勘查、開采與利用，對(duì)全球各國的科學(xué)進(jìn)步、社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展均做出了重要貢獻(xiàn)。

　　如在重大工程建設(shè)方面，長江三峽水庫及黃河小浪底電站的壩址選擇、基巖體評(píng)價(jià)、堤壩隱患的勘察、治理等，地球物理研究發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用。此外還為陸地和水下隧道的開挖，地下國防工程建設(shè)提供技術(shù)保障。在核爆炸與核污染監(jiān)測(cè)，文物、古墓的勘查等方面，地球物理學(xué)均提供了必要的理論方法和技術(shù)手段。

　　21世紀(jì)以來，由于資源的過度開發(fā)和自然環(huán)境的嚴(yán)重破壞，各種人為的自然災(zāi)害也變得頻繁。地球科學(xué)研究的目的轉(zhuǎn)向合理開發(fā)和利用自然資源、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害防御等方面。在環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)方面，地震預(yù)測(cè)同樣是現(xiàn)代科學(xué)中最困難而又最為迫切需要解決的問題之一。

　　滕吉文在他的《巖石圈物理學(xué)》中指出，地球科學(xué)的最終目標(biāo)，是了解地球本體和其他行星從太陽系中誕生到它目前狀態(tài)的演化，以便能了解地球的物理、化學(xué)、地質(zhì)和生物學(xué)作用，并能對(duì)未來發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)，指導(dǎo)我們的生產(chǎn)生活。

　　不應(yīng)放棄地震預(yù)測(cè)研究

　　滕吉文認(rèn)為，我國位于世界兩大地震帶之間，是一個(gè)地震災(zāi)害嚴(yán)重的國家。不同地區(qū)對(duì)建筑的抗震要求是不同的，放棄對(duì)地震預(yù)測(cè)的研究，而轉(zhuǎn)向加強(qiáng)建筑抗震能力、加固道路橋梁既不符合國情，也缺乏可操作性。我們要找出難點(diǎn)所在，不斷深化認(rèn)識(shí)，最終攻克這個(gè)“堡壘”。

　　魏東平也認(rèn)為，我們要在不放棄地震預(yù)測(cè)這一基本問題的同時(shí)，在全國范圍內(nèi)，特別是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，更全面、更細(xì)化地進(jìn)行地震烈度區(qū)劃，依據(jù)給定的地震烈度區(qū)劃，對(duì)于不同地區(qū)，按照相應(yīng)的抗震要求進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，以加強(qiáng)建筑的抗震能力，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有的道路橋梁及重要工程，依照輕重緩急，進(jìn)行抗震加固，在我們目前的國力條件下，具有一定的可操作性。

　　“如果不能透過地球表面，觸摸到地球內(nèi)部的‘脈搏’，那我們?cè)诘卣鹧芯糠矫媸冀K是缺乏根基的�！彪�吉文說，解決地震預(yù)測(cè)的難題，必須進(jìn)一步了解我們的星球。我們的方向是在地球內(nèi)部，深化對(duì)地球本體的認(rèn)識(shí)。研究地球內(nèi)部圈層精細(xì)結(jié)構(gòu)，物質(zhì)一能量的交換、耦合、響應(yīng)及其深層動(dòng)力過程。我們的目標(biāo)是要建立起深部物質(zhì)運(yùn)移、板塊運(yùn)動(dòng)和力源機(jī)制及新的地球動(dòng)力學(xué)模型，為資源、災(zāi)害、環(huán)境和全球變化提供地球深層物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的要素，實(shí)現(xiàn)對(duì)其潛在前景進(jìn)行預(yù)測(cè)，造福全人類。(常麗君）