盡管有密集的地震儀器、透徹的地震研究以及優(yōu)良的防震措施，然而，3月11日下午1時(shí)46分發(fā)生在日本本州東北宮城縣東部海面的9級大地震，仍以突然襲擊的方式重創(chuàng)了這個(gè)國家。地震引發(fā)海嘯，導(dǎo)致福島核電站發(fā)生輻射泄漏，災(zāi)難深重，滿目瘡痍，震驚世界。3月18日出版的《科學(xué)》雜志發(fā)表新聞分析文章，剖析了這場災(zāi)難。

文章指出，作為一個(gè)國家，日本已經(jīng)習(xí)慣于地震，也準(zhǔn)備好迎接一場大地震，然而，這次地震和所引發(fā)的海嘯的強(qiáng)度之大，完全超過人們的想象，專家們也猝不及防。在這個(gè)殘酷、悲傷的事實(shí)面前，人們不禁要問：地震真的防不勝防嗎？人類該怎樣努力才能將災(zāi)難程度降至最低呢？

地震為何防不勝防

3月11日的日本東北大地震，是現(xiàn)代儀器記載的五大最強(qiáng)地震之一。美國地質(zhì)調(diào)查局和日本氣象廳將這次地震定為9級。地震沿著日本海溝俯沖帶沖破了400多公里的地殼，震源位于日本本州島仙臺港以東130公里處、有100萬人口的宮城縣東部海面，距離首都東京約373公里。日本官方估計(jì)死亡人數(shù)為1.5萬人。地震引發(fā)的海嘯卷起了7米多高的海浪，侵襲宮城縣、福島縣以及巖手縣等，造成福島核電站發(fā)生輻射泄漏事件，海浪橫跨太平洋，波及至美國加州海岸。

美國加州理工學(xué)院的地震學(xué)家金森博雄（Hiroo Kanamori）說：“我從來沒想過這個(gè)地區(qū)會發(fā)生這樣的事件。”東京大學(xué)的地球物理學(xué)家羅伯特·蓋爾（Robert Geller）說，這場地震的驚天能量和意料之外的發(fā)生地點(diǎn)，也暴露出預(yù)測下一次大地震何時(shí)何地來臨是多么的無用！即使像在日本這樣有充分的地震監(jiān)測、研究和準(zhǔn)備的國家，大地震也總是不期而至。

日本位于太平洋火山環(huán)島之中。太平洋火山帶是一個(gè)圍繞太平洋經(jīng)常發(fā)生地震和火山爆發(fā)的地區(qū)，全長4萬公里，呈馬蹄形，有一連串海溝、列島和火山，地質(zhì)構(gòu)造板塊移動(dòng)劇烈，世界上90%的地震和81%最強(qiáng)烈的地震都發(fā)生在該地帶上。沿著日本海溝，太平洋板塊被擠壓在鄂霍茨克板塊之下。在某些地區(qū)，俯沖板塊在上沖板塊下面平緩地滑動(dòng)。在另外一些地方，板塊在表面上聯(lián)結(jié)或粘合在一塊，在這個(gè)地方，沿邊界的滑動(dòng)或破裂讓板塊迅速恢復(fù)到低應(yīng)力狀態(tài)，所積累的能量則以地震波的形式釋放出來。地震波與同時(shí)發(fā)生的海底運(yùn)動(dòng)形成了海嘯。

為了評估特定區(qū)域的地震風(fēng)險(xiǎn)，科學(xué)家們通常以過去發(fā)生的事件為指導(dǎo)。日本東北地區(qū)保存有一個(gè)世紀(jì)的地震記錄。每隔30年或50年，沿著日本海溝就會發(fā)生強(qiáng)度為7級至8.3級的地震。金森博雄說，最近沿俯沖帶釋放了許多壓力，很難說哪個(gè)地區(qū)已積累了相當(dāng)?shù)膲毫ψ阋援a(chǎn)生另外一場大地震。日本地理空間信息局的大地測量師西村鈴木仁（Takuya Nishimura）說：“坦率地講，我們沒能預(yù)見這次地震。”在2004年發(fā)表在《國際地球物理期刊》上的一篇論文中，他作為共同作者仔細(xì)討論了該地區(qū)地殼變形的發(fā)展。

穿過歷史回到過去，幾年前，研究人員已經(jīng)意識到宮城縣附近會有一次地震，但規(guī)模比3月11日的災(zāi)難要小一些。歷史記錄顯示，該地區(qū)在869年有一場名為Jogan的大地震，沿海平原成為蠻荒水域。一個(gè)埋藏在仙臺平原沼澤沉積下方的海洋沙層顯示：當(dāng)時(shí)，高達(dá)3～4米的古代海嘯從海岸沖向內(nèi)陸，研究人員對洪水痕跡的分析顯示，Jogan地震的強(qiáng)度為8.3級。歷史記錄和儀器觀察顯示，對于更小一些的俯沖帶來講，強(qiáng)度為7.5級左右的地震每隔30～40年會發(fā)生一次。1978年，宮城縣曾發(fā)生強(qiáng)度為7.4級的地震，引發(fā)海嘯，并造成28人死亡。西村鈴木仁說，二者相比，3月11日地震的破裂帶與1978年地震的破裂帶有重疊，但前者比后者大多了，前者為400多公里，而后者只有50公里。

西村鈴木仁認(rèn)為，如果東北地震是Jogan地震的重復(fù)，那么大地震的超級循環(huán)也許每隔1000年就發(fā)生一次，而且這種沖擊并不一定局限于日本海溝，他認(rèn)為：“這次事件顯示，這類大地震可能會發(fā)生在其他俯沖帶。”其中一個(gè)可能的地點(diǎn)是卡斯卡迪亞斷層帶。卡斯卡迪亞斷層帶位于北美洲西北太平洋海岸，從美國加州海灣北部向北延伸到加拿大不列顛哥倫比亞的南面。西雅圖華盛頓大學(xué)的地震學(xué)家約翰·比達(dá)爾指出，當(dāng)卡斯卡迪亞斷層破裂時(shí)，3月11日的日本地震就將成為西北太平洋的一個(gè)基準(zhǔn)，“我們知道這里會發(fā)生同樣強(qiáng)度的地震，問題不是‘是否’，而是何時(shí)”。

預(yù)報(bào)為何聲東擊西

另外一個(gè)問題是，3月11日的地震會對日本海溝附近產(chǎn)生什么樣的影響。東京大學(xué)的地震學(xué)家遠(yuǎn)田晉次（Shinji Toda）說：“我們真正擔(dān)心的是，本州東北地區(qū)釋放的應(yīng)力增加了東京附近大地震的可能性。”他最初的計(jì)算推測，地震將應(yīng)力卸入房總半島（Boso Peninsula）近海的斷層，房總半島是將東京灣與太平洋隔開的小島。歷史記錄顯示，1677年，該地區(qū)有一場大地震和海嘯。

這場日本東北大地震將給風(fēng)險(xiǎn)評估提供一個(gè)審慎的教訓(xùn)。東京西部的東海地區(qū)遍布著幾百個(gè)地震觀察儀器，從1965年開始，日本的地震學(xué)家們一直在努力地采集分析這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。如果沿南海海槽（Nankai Trough）的斷層一直在不停地增長，那么地震學(xué)家委員會將作出評估決定：是否發(fā)布8級地震即將來臨的警告。日本當(dāng)局已經(jīng)加強(qiáng)公共建筑的強(qiáng)度，使之可以抵御強(qiáng)烈晃動(dòng)；在海岸沿線修筑堤壩和防洪門，阻擋來自地震的海嘯。

然而，從1995年1月17日發(fā)生的神戶7.2級地震，到3月11日發(fā)生的9級地震，日本在過去20年間所發(fā)生的兩次大地震表明，專家們尋找的都是錯(cuò)誤地點(diǎn)。金森博雄說，美國加州也有類似問題，即使過去幾十年中所發(fā)生的毀滅性地震發(fā)生在別處，比如1994年發(fā)生在洛杉磯西北北嶺市的6.7級地震和1971年發(fā)生在加州圣費(fèi)爾南多的6.6級地震，但人們依然將目光關(guān)注到圣安德烈亞斯斷層。

一直以來，研究人員有能力估計(jì)多少地震應(yīng)力會在斷層處堆積。金森博雄說：“我們所不能預(yù)測的是單個(gè)序列。地震應(yīng)力可能以單個(gè)地震的方式釋放，也可以從更小的事件釋放。面對無法避免的不確定性，我的觀點(diǎn)是：用更普遍的方法預(yù)防地震勝過某種優(yōu)先、集中的努力。”

《科學(xué)》的文章最后指出：對于一個(gè)以優(yōu)良防備著稱的國家來講，這個(gè)悲傷的現(xiàn)實(shí)可能說明：有些地震太大、太罕見，防不勝防！

董軍摘自：科學(xué)時(shí)報(bào)