中国,是一个饱受地震蹂躏的国度。20世纪以来,全世界死亡人数前十位的大地震里,有三场发生在中国,它们分别是1920年甘肃海原(现划归宁夏)大地震,死亡27.3万人;1976年河北唐山大地震,死亡24.3万人;2008年四川汶川大地震,死亡及失踪8.7万余人。这些地震让中国成为20世纪以来因地震死亡人数最多的国度。
有史料记载以来,单次死亡人数最多的地震也发生在中国。明嘉靖三十四年壬寅月(公历1556年1月),陕西华县(今陕西省渭南市华州区)发生特大地震,据《明史·本纪第十八·世宗二》记载,"山西、陕西、河南地大震,河、渭溢,死者八十三万有奇"。虽然这个数字里存在洪灾致死的数据,但就像2004年印度尼西亚苏门答腊地震也将海啸致死数据算入地震杀伤一样,这83万死亡人数同样可以算作地震造成的。
地震伤亡极其严重,是因为中国人口众多吗?这是一个重要的原因,但不是决定原因。事实上,中国也是一个地震频繁的国家,发生在我国陆地疆域内的地震数量,竟占据全球陆地地震总数的33%左右。相比之下,中国陆地国土面积仅占全球陆地面积6.7%,当代人口数量仅占全球人口总量的17.9%。
是什么原因,让中国成为陆上地震十分频繁?简单说来,这是一场“大型板块追尾现场”和“大型陆地解体现场”造成的结果,是挤出来的西部地震和拉出来的东部地震共同作用的结果。
回顾中学地理,当代世界可以粗略划分为六大板块,中国则位于亚欧板块的东部,向东靠近太平洋板块,西南与印度洋板块衔接。板块与板块彼此衔接的地区,被称作“板块边界”,这里是岩石相互摩擦碰撞的场所,分布着海沟带、造山带、洋中脊这样的地质运动十分活跃的地区,是火山和地震活动多发的地区。
为什么中国地震多发?最浅显的答案,就是因为这片土地靠近太平洋-亚欧板块边界和亚欧-印度洋板块边界。但是这也不足以解释中国陆地地震频繁的原因——即便是提升板块划分精度,从6块变成15块以后,中国内陆腹地同样与那两条现代板块边界相距甚远。同样,它也不能解释北美洲东部、非洲东部、澳大利亚西部和亚洲东部其他地区地震多发、灾害深重的原因。
我们需要在时间的长河里寻找答案:中国的广袤国土,并非从地球诞生之日就浑然一体,它是一个“拼起来的碎盘子”。所谓分久必合,合久必分,正是由于许多大小不一的古板块经过聚散离合,最终才从几十亿年“满天繁星”的小微板块,转化为现代的几大板块,例如大家耳熟能详的“泛古陆/盘古大陆”,也是由若干块较大的古代板块拼合而成。
高度概括起来,中国的陆地区域主要由4大陆块、6大造山系和5个对接带构成。它们是若干个古代板块碰撞拼合的产物,正是这些古老的陆地单元之间龃龉不断,才让这片土地饱受地震之害。这四大陆块分别是扬子陆块、塔里木陆块、华北陆块,还有位于藏南地区的印度陆块(局部)。尽管这些陆块本身也由若干个更小的微地块拼接而成,但由于拼接年代十分古老,人们更强调它们从6亿年前至今的整体运动。
陆块与陆块之间,通常还会夹杂大小不一的微陆块、岛屿和火山岛链碎片,它们最终都会完全贴合到陆块上,最后一起发生变形,产生规模巨大的山脉,是为造山系。人们常说的喜马拉雅山脉,就是印度板块与亚欧板块相互碰撞、海洋关闭的造山系。这是距离我们最近的一次主要海洋关闭事件,昔日横跨南北半球的特提斯洋,如今已经关闭得仅剩苟延残喘的地中海。
对比地震风险较大的地区和造山系的关系可以发现,中国的陆上地震高发区具有明显的东西分区性,大致以贺兰山-龙门山-横断山为界,与我国一二级地势阶梯的分界线东段高度重合。在界线两边,中国东西部地震高风险区的成因很不相同,对于人类生命财产的威胁也不一样。
西部的地震高风险区连片性强,主要位于塔里木陆块南北两侧、青藏高原地区所在的诸多造山系和对接带内;东部的地震高风险区面积总体较小,相对孤立,位于华北陆块内部。若干条主要地震风险区在地图上排列成一个近似“四”字的形状。除了位于现代板块边界的台湾省外,我国东部的主要地震带是郯庐大断裂。
它是亚欧大陆东部一条非常重要的大断裂,南端起源于长江边的湖北省武穴市,向北一路延伸到俄罗斯境内,全长超过3500千米,国境内的长度就超过2400千米。
在郯庐断裂带沿线,历史上发生过若干次大地震,对人们的威胁很大。除此以外,华北地区的其他地震带分布在银川盆地、河套盆地、山西汾渭裂谷系、关中盆地和太行山沿线地区,围绕鄂尔多斯高原和黄土高原,历史上多次发生重大地震,对人们的生命财产安全造成重大威胁。
一般来说,年代特别古老的中大型陆块相对稳定,但如果存在来自地下深处的破坏力量时,即便古老的陆块也会失去稳定。这正是中国北方的华北陆块正在面临的局面:东边太平洋板块向西俯冲至地幔深处,使一股股热流自下而上开始破坏这块有着20多亿年历史的古陆。
现代太平洋板块向亚欧板块俯冲的位置是马里亚纳海沟,目前距离中国十分遥远,但在距今并不久远的侏罗纪,俯冲带就在华北古陆的东部沿海。现如今,人们可以通过地球物理的手段,捕捉到这块“趴在”地下400-600km处的大一坨岩石的形象。这一大坨岩石在地下并不会安安静静地趴着,而是会不断地搞事情。
它不仅会对地幔岩石的运动规律产生客观影响,高温高压的环境还会让海洋地壳不断熔融,释放出各种物质并汇聚成岩浆,然后一路上涌。最终的结果,就是会自下而上熔化、减薄地壳底部的岩石,在地表留下岩浆活动的痕迹,从而对地貌产生影响。
就这样,凭借来自东西两侧的力量,华北古陆成为中国陆地区域最为特殊的一个地震区。地下深处的热量正在自下而上侵蚀着华北大地的根基,在古老的山岭间创造出低洼的盆地,河流带来泥沙形成平原,创造出人们生存的家园。但它们也带来祸端,频繁的断层活动至今未歇,仍然会周期性地制造出大地震,让这里的居民不敢掉以轻心。
然而,我们运用科学手段记录和描述地震,距今不过短短100年。晚清开始,中国的土地上才出现近代化的地震观测站,它们最早由不同的列强在各自占据的地盘上建立,其中一些台站的资料直到今天仍具有宝贵的文献价值。1949年以后,新中国十分重视地震灾害的研究、预报和减灾。1956年,地震预报课题写入了国家十二年科学技术发展规划,成为国家级重点科研项目。
这一时期的巅峰,是对海城地震和青龙地震提前一两天做出了短临预报,成功拯救了数十万居民。但同样的方法,却在更多其他地震中遭遇低谷和挫折,未能做出有效的短临预报。至今,“地震是否能够有效地、可重复地做出准确预报”仍然需要打一个大大的问号。
如何准确做出有效的地震短临预报,人们仍然还有漫长的道路需要求索,中外皆然。各种新方法正不断从实验室中走出,进入试验的环节。2018年2月,中国发射张衡一号电磁监测试验卫星,开创了从太空研究地震的新局面。人们希望通过它来捕捉中国6级地震、全球7级地震发生前后,高空电离层和地磁场可能出现的细微变化,并希望以此对地震前兆研究和地震预报做出一些新的贡献。
在地震预报之外,人们也更多地将目光投向震后快速报警和建筑抗震研究。毕竟,地球的规律难以参透,人力难以为之,但是人们还可以在这两个偏应用和工程的领域继续发力。无论是西部地区“挤出来”的地震,还是东部地区“拉出来”的地震,它们都会在远超人类感知的时间尺度上继续周而复始地发生下去。激烈的地质演化历史,让中国这片大地变得多灾多难,但同时也造就了十四亿中国人多姿多彩的家园。
我们别无选择,但在未来,我们可以运用好科学和工程的力量,与这片土地更和谐地相处下去。相信总有一天,我们一定会在下一场大地震到来的时候,拯救更多的芸芸众生。