本文由北京市地震局与 星球研究所 联合制作
15年前的今天汶川地震爆发数万平方公里的大地
在几分钟的震动过后山河变色、满目疮痍（北川老县城曲山镇，汶川地震的重灾区之一，摄影师@朱建国）▼
此后的15年中中国大地依然震颤不止2010年玉树地震2698人遇难2013年芦山地震196人遇难2014年鲁甸地震617人遇难2022年泸定地震93人遇难
在全球范围内地震也无情地展示着巨大的破坏力2010年海地地震16万人遇难2011年日本地震近2万人遇难2023年土耳其地震5万余人遇难（海地地震后的废墟，图片来源@视觉中国）
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回首人类的历史地震称得上是“群灾之首”在20世纪以来的所有自然灾害中地震夺走的生命占到一半以上
而中国更是世界上大陆地震最多的国家也是因地震死亡人数最多的国家
对地震的恐惧就像悬在头顶的、不知何时落下的达摩克利斯之剑一样贯穿了人类的历史（请横屏观看，全球20世纪以来主要地震灾害和遇难人数，制图@吴昕恬/星球研究所）▼
然而遗憾的是我们至今无法像预测天气一样准确预测地震的到来它仍是所有灾难中最扑朔迷离的一个
预测一场地震怎么这么难？未来的我们究竟如何应对地震带来的巨大灾难？
（2011年3月11日，日本东北部海岸附近发生了里氏9.0级强烈地震，气仙沼市被地震引发的海啸淹没，图片来源@视觉中国）
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要回答这些问题我们需要回到1960年代那时的中国正迎来长达10年的地震活跃期连续不断的大地震接连重创这片土地而中国的地震预测研究也正是在那时艰难起步
01
半壁江山皆震颤
首先我们需要了解地震发生的基本机制我们生活的地球表面由大大小小的板块组成不止不休的板块运动造成地下岩石变形当变形积累的力量超过岩石的弹性极限岩石骤然破裂，并释放出巨大的能量地震便产生了（地震原理示意，注：实际地震中断裂两侧的块体既有垂直错动，又有水平错动，本图仅示意水平错动，制图@汉青/星球研究所）▼
而中国位于几大板块的挤压之下世界最重要的两大地震带环太平洋地震带、阿尔卑斯-喜马拉雅地震带分别从中国东西两侧经过中国由此成为少数同时受到两大地震带影响的国家
雪上加霜的是中国所在的欧亚板块内部地质结构复杂而破碎造成内陆同样地震频发这些发生于板块内部的地震被称为板内地震新中国成立以来伤亡最惨重的唐山、汶川地震便位列其中（中国地震带分布示意，注：图中用颜色深浅表示地震动峰值加速度，单位为重力加速度g，颜色越深，可能遭遇的地震就越强烈，制图@吴昕恬/星球研究所）▼
于是中国的陆地面积占全球的1/14板内地震数量却占到全球陆地的1/3（不含港澳台地震数据）全国一半以上的省区皆位于大大小小的地震带上皆有发生7、8级地震的危险正可谓“半壁江山皆震颤”
正因为如此中国一直是受地震伤害最重的国家甚至超过以多震闻名的日本、智利也正因为如此在这样震颤不止的大地上人们对地震预测有着极为迫切的需求（汶川地震后，通向震中映秀镇的公路被地震摧毁，摄影师@朱建国）▼
现在让我们把时针拨回到1966年3月
当时，多次强震接连袭击河北邢台导致八千余人死亡这是新中国成立后第一场发生在人口稠密地区的大震损失惨重，举国震惊周恩来总理第二天便赶赴灾区100多个研究机构和大学的数千名科技人员也陆续到达开展地震预测大会战（1966年河北邢台地震之后，周恩来总理视察灾区，图片来源@视觉中国）▼
调查中人们发现地震前会有一些异常情况出现这便是地震前兆
正如冰冻三尺非一日之寒地震的能量也经历了漫长的积累临近大地震发生时随着地下岩石弯曲、破裂各种地球物理、地球化学指标均可能发生相应的变化并可能间接引起地下水、动植物等人类易于感知的异常（部分地震前兆示意，制图@汉青/星球研究所）▼
例如当时震中附近的一口水井在震前一周左右翻花冒泡
而最明显的地震前兆则是震前数日发生的一连串较小的地震最高震级为5.2级仅对建筑造成了轻微的破坏事后人们把这种大震前的小震称为“前震”
于是人们很快总结出了邢台地震的规律即先小震密集，然后转入平静，最后发生大震这便是著名的三段式前震密集－转入平静－主震到来（前震-平静-主震序列，制图@汉青/星球研究所）▼
这就像一根木头在彻底掰断之前会先开始弯曲，然后裂开一个个小的裂口直到无法承受，才突然整体崩断大地深处的岩石断裂也往往先是一系列小破裂最终积累成更大的破裂
利用这样简明清晰的规律邢台地震现场的科学家们很快成功预测了一次6.2级的强烈余震中国的地震预测出现了一丝曙光（请横屏观看，如今的河北邢台，图片来源@视觉中国）▼
但邢台地震之后更多未能预测的地震依然接二连三地发生
包括1969年7.4级的渤海地震1970年7.8级的云南通海地震1973年7.6级的四川炉霍地震1974年7.1级的云南永善地震中国的华北与西南同时动荡不休（云南通海地震之后，灾民们在废墟前召开动员会，图片来源@云南省地震局）▼
即便有了三段式的地震规律总结但要在大震发生之前准确分辨前震和其他的孤立小震要在浩如烟海的前兆信息中筛选出需要重点关注的时间和地点都绝非易事
人们只能期待着第一场真正成功的大震预测尽快到来
02
难以复制的奇迹
1974年6月针对严峻的形势国家地震局召开会议试图判断下一场地震将会发生在何方
相比8年前的邢台地震此时的中国有了更加完善的前兆观测网络一座座地震台、监测点在全国各地建设起来密切关注着大地发出的重要信号（辽宁大连地震台，始建于1970年代初的地震台之一，摄影师@马天旭）▼
在此前后辽宁的地震工作者们发现辽东半岛的金县断裂两侧地面的高差发生突变这被专业人员称为“水准异常”
还有大连的地磁出现异常渤海的水位突然上升以及辽宁南部小震增加等线索让人们开始将目光聚焦到辽宁（海城地震前兆分布示意，制图@吴昕恬&松楠/星球研究所）▼
但辽宁的范围如此之大如果发生地震震中究竟会在哪里？又会在什么时间发生？在时间和空间上人们都需要缩小包围圈
1974年年底辽宁东南部许多地方发现了地下水变浑、冬眠动物出洞等异常这很可能预示着地下深处的能量积累已经接近极限
12月22日辽阳、本溪一带发生4.8级地震难道靴子这么快就落地了？似乎不是因为各种前兆仍在继续人人都绷紧了神经（这场4.8级地震被认为可能由水库蓄水引发，下图为辽宁抚顺大伙房水库，距离发生地震的葠[shēn]窝水库约90公里，此处仅作示意，摄影师@王宇）▼
1975年2月1日海城、营口之间密集发生小震并且愈演愈烈到2月3日达到高潮缩小包围圈的信号出现了
2月4日小震逐渐转为平静地震工作者立刻判断这正是“三段式”中大震到来之前最后的平静
2月4日上午起辽宁省和地方相关部门陆续发布临震通报得到消息的民众穿好冬装、打开房门随时准备着逃生
当天19:36分7.3级的海城地震爆发（辽宁营口市百货公司仓库在海城地震中倒塌，图片来源@北京市地震局）▼
这场地震摧毁了海城、营口两地9成以上的房屋并造成千余人遇难如果没有准确的地震预测和果断的疏散命令将很可能有数万人死于非命
科学家在此后的研究中写道
迄今为止，海城地震仍是“世界上首次且唯一一次、有文档记载的在大震前几小时的正确时刻对正确地点发布了疏散令的事例”（引文出自陈棋福《2008年汶川地震与中国的地震预报》；下图为如今的辽宁营口城区，当时的地震灾区之一，图片来源@视觉中国）▼
由此人们对地震预测的信心前所未有地高涨起来但这样的成功，真的可以复制吗？在真正全面了解地震背后的机制之前
等待人们的将是更大的失败
1976年上半年海城地震已经过去一年人们迫切地想要知道华北的大震频发期是否已经结束？地震工作者依然继续着繁忙的工作不断监测着各地发现的前兆包括河北、天津等地地下水氡含量、土地电、地磁等大量异常
然而4月6日内蒙古和林格尔发生6.2级地震4月22日河北大城发生4.4级地震这两场不大不小的地震就像大地扔出的烟雾弹再次干扰了人们对前兆的解读有人认为上述地震完全可以对应之前发现的异常（请横屏观看，唐山地震前兆和相关小震活动分布示意，制图@吴昕恬&松楠/星球研究所）▼
与此同时人们基于此前的“三段式”经验认为大震之前会有前震给出明确的信号然而此次前震并未出现7月28日凌晨3点人们熟睡之时灾难突至
7.8级的唐山大地震将这座百万人口的工业重镇夷为平地并夺走了24万人的生命（唐山地震后的城市废墟，图片来源@视觉中国）▼
人们对地震预测的乐观情绪瞬间跌入谷底血泪的教训让人们意识到“前震-平静-强震”的三段式并不适用于每一次地震对前兆的准确解读远比人们想象的更加困难
在对地震的原理进一步了解之前成熟可靠的地震预测仍然只是奢望
03
地震居然声东击西
华北遭受重创的同时西南也并不平静
1976年春季四川龙门山断裂带沿线井水变色、空中升起火球或是天然气从地下涌出各种异常现象一度此起彼伏
然而在人们紧张追踪了两个月后遥远的云南龙陵紧接着发生了较强地震四川龙门山附近却毫无波澜难道地震也会声东击西？（龙陵、松潘地震和龙门山断裂带位置示意，制图@吴昕恬&松楠/星球研究所）▼
到了6月龙门山一带再次密集出现前兆种种迹象表明大震将至人心的动荡迅速蔓延有人在成都的街头搭起地震棚有人从传闻要发生大震的县城集体出逃有人询问水库是否放空、工厂是否停工而当唐山大地震消息传来更是让谣言四起
后来的研究者推算在1976年那一年9.3亿中国人中有4亿人曾在临时防震棚或空地上过夜（为了预防地震破坏房屋造成伤亡，在有地震风险的区域，一度流行用轻质材料建造防震棚，临时居住，地震之后由于房屋不再坚固，人们担心余震，也常常居住于防震棚中，下图为云南鲁甸地震后的救灾帐蓬，作用类似防震棚，仅作示意，摄影师@车应华）▼
直到8月初地下水异常、烦躁不安的动物等依然在龙门山南北数百公里的范围内持续不断地不断出现这个范围实在太大人们对地震具体时间、具体地点的判断仍是一团迷雾
但唐山地震的教训让四川省防震抗震指挥部没有再苦等更加确切的前震信号而是于8月12日果断发布了临震预报龙门山断裂沿线方圆上百公里的地区全部进入警戒
4天后7.2级的强震袭来造成41人遇难但震中却位于此前少有前兆报告并非重点区域的川西北松潘一带地震再次声东击西
幸运的是松潘地区此前也做了一定准备救援力量第一时间进入灾区有效减少了伤亡（如今的四川松潘，是美丽山谷中的一座繁荣的县城，图片来源@视觉中国）▼
松潘地震之后新中国的第一个地震活跃期终于逐渐淡去随着改革开放的到来全国人民的关注重点也转移到了民生、经济领域
时间到了1995年再次密集出现的众多前兆表明云南西部可能有强震的风险
7月12日云南孟连发生7.3地震造成11人遇难由于之前发生过5.5级的明确前震此次强震得到了比较准确的预测（请横屏观看，如今的云南孟连，摄影师@应浩飞）▼
而1996年2月的云南丽江7.0级地震就没有那么幸运了因为缺乏前震和明确的前兆导致没有做出成功的预测地震重创了美丽的丽江古城造成三百余人遇难（如今的云南丽江古城，已经发展成为旅游胜地，摄影师@刘珠明）▼
自1966年邢台地震以来数十场大小地震的预测终究胜少负多
对人类而言大地之下是如此混沌如此难以捉摸
04
混沌的大地
除了中国全球的地震学家也在努力探索地震预测的方案尤其是尝试从某一地区的历史地震中寻找规律但这些努力同样遭遇了滑铁卢
在美国加州的帕克菲尔德科学家发现这里的地震规律性极强每隔22年左右的间隔就发生一次6级左右地震
人们曾通过这一规律预测下一场地震将在1993年之前发生但实际上却迟到了足足11年之久（引发帕克菲尔德地震的美国加州圣安第列斯断层，是美国最著名的活动断层之一，图片来源@视觉中国）▼
在日本一条地震频发的海沟中有一片很少发生地震的“空白地带”即日本所称的东海地区有科学家曾提出“地震空区”的理论认为这样的空白地带有着更大地震的可能
于是人们一直对只存在于预测中的“东海大地震”设防森严但这场地震至今仍未到来（地震频发的日本，正在展开一场防灾演练，为可能到来的地震做好准备，图片来源@视觉中国）▼
1997年知名地震学家罗伯特•盖勒在《科学》杂志发表文章宣称“地震无法预测”标志着国际科学界对地震预测的信心降到谷底
这其中的核心困难包括震源深度可达数十千米远远超过人类的探测极限
还包括地震前兆对人类观测者而言几乎是随机出现、难以捉摸在浩如烟海的异常中找到准确信号更是难上加难（2023年2月6日土耳其地震，难以预测的地震仍然如不散的阴霾，图片来源@视觉中国）▼
很多的前兆都难以被有效利用前兆或是过于分散、持续时间过长或是可以由其他原因解释难以判断预示着何时何地的地震如果仅凭一些异常就发布预警将给社会运行带来巨大的成本
全球的地震学界就在这样低迷的信心中进入了21世纪
2001年人迹罕至的昆仑山发生了8.1级地震但除此之外世纪之交的中国大地还算平静然而大地的能量已经在更多地方悄然积累（青海昆仑山口，这里曾发生过一场鲜为人知的8.1级地震，但因人烟稀少，损失轻微，摄影师@聂移同）▼
从2006年开始四川郫县的地电阻率出现异常下降走势与唐山震前的前兆有类似之处但在2008年初就又恢复了正常与此类似四川、甘肃还有一些地区出现过地下水位、水温等零散异常但都过于分散，难以引起注意
没有人知道此时的龙门山断裂带已经悄然积蓄了巨大的能量走进破裂的倒计时一场巨大的灾难即将降临（请横屏观看，岷江流经龙门山断裂带，峡谷两侧山势陡峭、滑坡密集，是剧烈地质运动留下的痕迹，摄影师@刘少宇）▼
历史上这条断裂上的强震都发生在北段西侧松潘地震便是如此相比之下中段的汶川一带缺少超过7级的强震记录
在这里断裂的水平运动速度不足每年1毫米垂直运动速度也仅有每年2毫米左右低于大部分引起地震的活动断裂是一段极为“平静”的断裂
（四川彭州，雪后的龙门山，摄影师@墨山）▼
其发生强震的间隔可达千年以上超出人类地震观测的历史因此，在中长期的预测中人们并未做出汶川附近可能发生强震的判断
就在这样的迷雾之中我们至今难以忘却、每每想起都心有余悸的汶川地震猝然降临（北川老县城地震遗址，这座城市定格在了2008年5月12日，摄影师@苏凌汉）▼
震后人们意识到孕育汶川地震的龙门山断裂中段在震前进入了“闭锁”阶段这意味着表面的平静之下巨大的能量在不断累积如一段压缩到接近极限的弹簧
在回顾研究中人们猜测此前提到的地电阻率、地下水等异常现象或许正是汶川地震的前兆地震前的动物异常活动以及电磁场异常变化也被认为可能与汶川地震相关（汶川映秀镇的漩口中学，在地震中倒塌，摄影师@李贞泰）▼
遗憾的是
由于对龙门山断裂带长期地震趋势的致命误判我们并未读懂这些大地发出的警告
在事后的分析中人们也困惑于前兆的复杂、纷乱即使提前捕捉到前兆也几乎无法得出可靠的结论
人类面对地震真的无策可施了吗？
05
防震的曙光
从1960年代至今地震预测走过了半个世纪中国和世界各国的科学家有过短暂的成功但更多的是失败
人类对地震预测的信心也经历了从高峰到低谷的巨大起伏从邢台地震起步的地震预测工作在海城地震的成功之后迅速又遭到唐山地震失败的打击并在汶川地震后陷入低谷
对地下世界一片未知但在地上的世界我们还有许多可以努力的方向（地震预测信心与抗震设防标准变化示意，本图主要展示中国的情况，世界主要国家半世纪以来走过的历程类似，但关键时间节点不同，制图@汉青/星球研究所）▼
随着社会经济的发展和一次次大震经验的积累我国对建筑抗震设防的标准不断提高各种抗灾技术手段也蓬勃发展而所有这些进步都在给生命带来更多希望
从历次地震的经验来看绝大多数的伤亡都来自倒塌的建筑我们需要合理设计框架结构采用高标准的材料和施工方式让建筑面对地震时更加坚固（汶川地震后的映秀中心小学，建筑的绝大部分被夷为平地，造成大量伤亡，摄影师@朱建国）▼
以彭州的白鹿中学为代表的一批严格保证了工程质量的建筑在一众废墟中屹立不倒拯救了成百上千师生的生命
汶川地震以来我国不断提高建筑的抗震标准也将抗震建筑的覆盖范围扩展到越来越多的地区从大城市推广到乡村尤其是对学校、医院等建筑提出最高的防震要求
在未来，面对地震我们将有更大的安全空间（四川彭州白鹿中学，教学楼前的大地被汶川地震错断，形成3米左右的高差，两侧建筑却屹立不倒，师生无一伤亡，图片来源@北京市地震局，制图@汉青/星球研究所）▼
除了倒塌的建筑之外地震中的伤亡还有相当一部分来自地震引起的次生灾害尤以滑坡、泥石流等为重
汶川地震中单点死亡人数最多的北川县城几乎三分之一的城区被两侧山脉的滑坡掩埋
震后的北川县城整体搬迁到了龙门山外的平原主动避开了地质脆弱、灾害易发的地区（北川新县城，位于龙门山前平原的永昌镇，地势平坦开阔，是汶川震后唯一异地重建的县城，图片来源@视觉中国）▼
同样位于地震带上的宁夏银川则未雨绸缪提前确定活动断裂走向将活动断裂两侧100米的范围划为绿地
由于地震造成的地表破裂往往沿活动断裂延伸而只要离开断裂很小的距离就可以避免最严重的损失这样的城市规划可以尽可能减小地震对道路、房屋的破坏（宁夏银川地震公园，位于城区内的一条活动断裂上方，摄影师@刘思尧）▼
我们还建成了覆盖数个省份的地震预警系统近几年，它在四川的地震新闻中频繁刷屏
与地震预测不同地震预警的目的并非提前预知地震的到来而是在地震发生后挽救更多的生命
电子信号以光速传播
比地震波快十万倍以上依靠密集的地震台网和灵敏的算法我们在地震发生十秒之内就可以向波及地区发布预警抢出数秒至数十秒的宝贵时间供人们紧急逃生避险或应急处置核电站、高铁等高危设施
（地震预警原理示意，制图@汉青/星球研究所）▼
另外虽然无法做出准确的短期预测但通过研究断层活动的规律我们可以做出长期趋势的预测指导大型工程的规划和建设（新修建的高速公路穿过地震多发的四川西部山区，摄影师@姜曦）▼
攀登科学高峰的道路总是痛苦并漫长而通向地震预测科学高峰的道路也注定会铺满血泪
人类的强大正是在于面对磨难拥有永不放弃的顽强正是无数前仆后继的人们推动着地震科学和防灾技术不断前进
终有一日地震的阴霾将散去不再带来血泪与恐惧（2008年5月13日, 都江堰聚源中学，一位父亲紧紧握住儿子沾满泥沙的嫩手，仿佛要从死神手中拽回儿子宝贵的生命，摄影师@朱建国）▼
本文创作团队撰文：李楚阳 图片：张钊海设计：汉青 地图：吴昕恬&松楠审校：王逻辑&云舞空城&陈志浩封面图片来源：李贞泰&视觉中国文章封面大图拍摄于5.12汶川特大地震映秀震中纪念馆
审核专家北京市地震局研究员、副局长 刘桂萍北京市地震局二级研究员 邢成起
特别鸣谢北京市地震局云南省地震局
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