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【专访】地震专家徐锡伟:减少地震破坏,应制定“活动断层避让”强制标准

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记者 | 赵孟
编辑 | 翟瑞民

2022年9月5日12时52分,四川甘孜州州泸定县(北纬29.59度,东经102.08度)发生6.8级地震,震源深度16千米。震中位于泸定县磨西镇,震中20公里内的乡镇有磨西镇、得妥镇和燕子沟镇。

截至9月5日晚,地震已造成甘孜州遇难29人,雅安市遇难17人,另有16人失联,50人受伤。甘孜州抗震救灾指挥部已决定将州级地震应急响应调整为一级。

资料图

据四川地震局消息,地震专家综合分析认为,此次地震震中位于鲜水河断裂带南东段磨西断裂附近,为主震-余震型地震,根据区域构造、历史地震活动、地震序列类型等资料,近期原震区发生更大地震的可能性不大,余震活动仍将持续一段时间。

鲜水河断裂带在地震历史上的表现如何?此次地震为何会造成这样的伤亡?距离512地震过去14年后,地震预报、防震工作有何进展?处在地震活动断层上的人们,又该如何应对地震破坏?

为此,界面新闻专访了国家自然灾害防治研究院首任院长,二级研究员徐锡伟。作为国内地震活动断层研究的权威专家,徐锡伟还兼任中国地震局科技委委员、中国地震学会常务理事等职。他认为,为地震“活动断层避让”制定强制性国家标准,是未来减少地震破坏的重要举措。

鲜水河断裂带历史上破坏性地震较活跃

界面新闻:此次发生的地震位于鲜水河断裂带,这条断裂带有什么特点?

徐锡伟:鲜水河断裂带、安宁河断裂带等一直受我国地震系统比较重视,因为这里发生的地震较多,研究也比较多。地震系统完成的两个科技部973项目(注:国家重点基础研究发展计划,于1997年3月启动)基本上把主要科技力量都投入到了这里。我们研究断裂带的构造特征,通常是关注发生地震的能力、发生大地震的位置等。这条断裂带的发震构造特征显示,它有发生7级以上大地震的能力,这次6.8级相当于中等强度地震,震级比预想中的要小。

鲜水河断裂带一直比较活跃,比如1981年道孚县发生6.9级地震,1973年炉霍县发生7.6级地震,1955年康定市折多塘发生7.5级地震等。在1981年以前的200年间,这条断裂带大概每隔22年就有一次大地震发生,1981年以来除了2014年在康定北塔公乡附近发生的6.3级地震外,这40年相对比较平静。

资料图

界面新闻:这次地震发生后,网友反映一些地方出现过鸟群齐飞、鱼群越出水面的情况,这些动物异常现象对地震预测可信吗?

徐锡伟:对于震前动物异常,前人曾经提出来过,这些动物异常与地震之间是否存在着本质联系,目前还是缺乏科学证据。很难说动物异常与地震没有直接联系,但要找到科学证据,是一件很困难的事。前苏联或俄罗斯曾开展过这样的研究,科研人员在给研究对象,例如蛇类加装芯片,监测它们的活动情况和行为,但最近一二十年那里没有发生大地震,所以这些动物也没有什么异常,研究也没有什么进展。这种研究的周期很长,而且存在诸多不确定性。

界面新闻:这次地震已造成重大死亡,为什么会这样的后果?这里的地形地貌有何特征?这次地震发生后,未来是否有新的地震发生?

徐锡伟:此次发生地震的震中海螺沟附近我也去过,那个地方伴随着地壳的强烈隆升不仅形成了青藏高原东缘最高的山峰——贡嘎山,还受到外动力侵蚀地形陡峭,地震诱发的地震灾害及其链生灾害,比如滑坡,崩塌,滚石等会比较严重。中国地震局几十年来一直认为,这里存在发生7级以上地震的危险,这次地震发生后我更担心的是,这次地震会不会是一次前震,会不会触发南部安宁河断裂带和大凉山断裂带发生主体破裂,仍值得研究。

地震短临预报很难,中长期预报可行

资料图

界面新闻:距离“512地震”过去十多年了,我国地震预报研究有什么进展?

徐锡伟:地震预报分临震预报、短临预报和中长期预报。临震预报和短临预报是世界难题,目前业内正在开展基于一定地震构造模型的物理预测、运用大数据分析技术和人工智能试验预测,但都还处于探索阶段。地震预报要准确预测时间、地点、震级大小三要素,困难重重。目前,我们的工作思路是,先攻克可能地震发生地点和震级大小两个要素,再根据新的技术、方法来监测可能地震孕育和发生过程及其变率,并不断地逼近地震发生的时间。高震级(震级大于等于7级)地震一般会产生严重的地震灾害,其发生地点的预测应是震害预防的基础,是实现 “从注重灾后救助向注重灾前预防转变”和 “从减少灾害损失向减轻灾害风险转变”的有效途径,同时可推动地震监测预报学科的进步,是政府、社会和科学界十分关注、迫切需要解决的地震科学问题之一。

中长期预报我们一直在做,比如未来10年左右的预报技术可以说是可靠和可行的。我的研究小组在2017年4月份发过一篇题为《中国大陆高震级地震危险区判定的地震地质学标志及其应用》的文章,实际上就是中长期预报研究成果之一。我们首先根据大陆高震级地震5个方面的地震地质标志识别地震发生地点,再根据应力、形变变化等反映出的紧迫性,划出地震危险区。

目前认为,华北地区的地震紧迫性相对较低,但在青藏高原周缘边界带及其邻区,地震发生的紧迫性就比较高,我们划出了十几个地震危险区。在这十几个危险区里,目前已经发生过的地震,基本都落在我们划定的区域内。

比如,2017年8月8日九寨沟地震就在划定的玛沁-玛曲危险区(A5),位于甘、青、川三省交界区,包括青海的玛沁,甘肃玛曲、迭部,四川若尔盖与九寨沟等地,潜在的发震断层为东昆仑断裂东段及附近分支断层;2022年1月8日,青海省门源县发生6.9级地震,也在我们划定的祁连山中段危险区(A3)。这次泸定6.8级地震正好落在我们划定的石棉-东川危险区(A7)北端部,该区域位于川滇块体东边界带四川石棉-云南东川一线,潜在的发震断层为鲜水河-安宁河-小江断裂系的安宁河断裂带、小江断裂南段和大凉山断裂带。鲜水河-安宁河-小江断裂系是川滇块体东边界带,控制了有历史记载以来17次7级以上高震级地震的发生。

界面新闻:在泸定地震的震中附近,地震台站是否能捕捉到一些有前兆意义的信号?

徐锡伟:因附近有国家重大工程横跨鲜水河断裂带,去年我们在康定县城北这条断裂带两侧设立了三个深井观测站。三口观测井均达1000米深,应该是目前用于地震观测最深的科学研究井。井里利用光纤技术每隔两三米设置了能够观测震动、温度、应力、应变和地下水等的综合观测系统。之所以要利用这些深井,就是要看能否记录到一些地表观测不到的微弱信息,在一定的物理模型指导下捕捉到一些地震孕育、发生过程中特有习性的蛛丝马迹。对于这次地震,目前我们的科研人员正在下载观测站的数据。

资料图

界面新闻:既然短临预报困难,那么最近十年来,防震工作的主要内容有哪些?

徐锡伟:这方面的工作有很多,比如一项很重要的工作是,根据活动断层发震能力、活动性参数、活动时代、可能的震级大小等资料,结合经济发展情况,2015年我国发布了国家标准——第五代《中国地震动参数区划图》,用于我国一般民用建筑抗震设防标准,它们是房屋等地面建构筑物建设的最低要求,房屋建设必须达到这一要求才算合格。

另外,近年来我们还运用了减隔震技术,特别是重要建筑设施的地基加装防震垫等,有效地提升了房屋建构筑的抗震性能。这样当大地震来了,地震震动引起的建筑物破坏就会大大减轻。可以注意到,最近几年发生地震后,房屋倒塌数量比以往要少很多,原因就在这里。现在房屋抗震性能都比较强,就是根据我们提供的地震动参数,把房屋建牢固了。

“活动断层避让”应有强制性国家标准

界面新闻:“512地震”发生后,发震断裂带上的建筑损毁严重,对于横跨发震断层的建筑,依靠抗震设防标准可以避免破坏吗?有什么办法可以减少影响?

徐锡伟:抗震设防标准是可以有效减轻地震震动破坏的,发震断层错动引起的地面建构筑破坏是另一个层面的地震灾害防治问题。我们一般认为,6.5级以上地震会产生地表破裂、地表错动,这种错动有垂直方向的,也有水平方向的,它们在错动过程中威力巨大,无坚不摧。1999年中国台湾集集“921地震”、2008年汶川“512地震”等极震区发震断层沿线既有震动破坏引起的,又有发震断层地表错动对房屋等地面建构筑物的直接毁坏,两种破坏的叠加使得发震活动断层沿线灾害特别严重。我们一定要明白,发震断层能够错动地下震源深度到地表十几公里的岩石,地表的房屋对于断层的错动来说就像撕一张纸那么容易。所有跨地震活动断层上房屋,除了遭受震动破坏,还要受到错动破坏,目前的抗震措施还没有办法来阻止这种错动破坏,所以我们提出了“活动断层避让”的问题。

所谓“活动断层避让”,就是首先将活动断层的准确位置确定下来,让房屋等建筑物与断层保持一定距离,比如15米以外,这样建造的房屋等建构筑物就不会有错动破坏或抗断问题了。剩下就是根据震动破坏的影响,将房子建结实即可。美国、欧洲等国家一直采取这种办法来有效、科学地预防地震灾害,比如美国加州,地震活动断层很活跃,他们制定了活动断层避让的法案,要求建筑物必须避开活动断层15米。我们国家也在倡导活动断层避让,我的研究组正在编写一个活动断层避让的强制性国家标准,目前正处于报批阶段。所以,未来如果我们的建筑能够与活动断层保持一定距离的话,地震发生时建筑物遭受的只有震动破坏,也就不存在建筑行业所说的抗断的问题,破坏会大大减轻。

界面新闻:要确定活动断层的具体位置困难吗?目前的技术能精确到多少?

徐锡伟:要避让活动断层,首先要给活动断层定位,在国家发改委资助下,这项工作我们从2004年开始就在做了,迄今为止对大约100余座地级城市进行了活动断层探测,主要是确定城市范围是否存在活动断层及其准确位置;另外,我们自2009年开始对华北地区、南北地震带和天山地震带开展了1:50000活动断层填图,已完成了130余条活动断层填图和定位工作,为活动断层避让奠定了科学基础,这项工作还在继续做下去。以我们目前的探测技术,对活动断层的定位可以精确到米级精度,可以满足活动断层避让要求。

界面新闻:如果在城市里,定位确定的活动断层上有建筑物,该如何处理?

徐锡伟:这种情况也是有先例的,比如在银川,我们探测到一条隐伏活动断层,即银川隐伏断裂,位于银川市东部。发现并确定了这条活动断层后,银川政府在规划上做出回应,出台了《银川市人民代表大会常务委员会关于在银川市活动断层避让带内建设绿色公园带的决定》,在银川隐伏断层两侧空出一条宽200米的断层避让带,在避让带内不得新建、改建原有地面建筑物。原有居民住房可以继续居住,也可以拆除,但拆除后不能在原地再建。现在,这里成了一条多功能绿化带。城市范围内存在活动断层的成都、乌鲁木齐等在制修定土地利用规划时也将这方面的因素考虑进去了,起到了防患于未然的作用。

界面新闻:在防震研究方面,你认为还有哪些问题值得重视?

徐锡伟:地震的预报很难,但可以做地震灾害预防新技术、新方法研究。比如,我们最近在做一个有关地震灾害链影响因素和预测的课题就是想为灾害防治提供理论依据和计算方法。所谓灾害链,就是地震发生以后,除了地震本身的破坏外,它还会引发其它地质灾害,这些灾害又继续引发新的灾害。地震不只是对建筑物造成破坏,还对地形地貌造成破坏,比如滑坡,崩塌等,继后造成堰塞湖,堰塞湖崩溃后又会冲毁下游房屋,并影响人们的社会活动等,这就是地震灾害链。如果我们能够将这些链条的发生机制研究清楚,就可以在地震发生前排除这些条件,切断地震灾害链,科学减轻地震次生灾害的发生及其相关人员伤亡和财产损失。

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